外部电源对电气化铁路电能质量的影响20110615讲解.ppt

电气化铁路电能质量与综 合控制技术 西南交通大学电气工程学院 第六章 外部电源对电气化铁路电能质量的影响 6.1 概述 ? 电气化铁路进线一般选择 110kV 或 220kV ? 情况变化 ? 电网建设和改造：主网由 220kV 向 500kV 发展 ? 重视电能质量：尤其针对电气化铁路 ? 因此推荐电气化铁路进线采用 220kV 电压等级 ? 依据 ? 220kV 的供电可靠性高于 110kV 电压等级，与 客运专线和高速铁路的高可靠性相匹配； ? 大量新建的客运专线和高速铁路全部采用最先 进的交 - 直 - 交牵引方式，功率因数极高，谐波 含量极低，对电网威胁降低。 ? 牵引变电所采用 220kV 进线会使变电所的造价有 所增加。 6.2 牵引供电系统常用供电方式 6.2.1 牵引供电系统的电流制 ? 直流制： 优势 采用串励直流电机， 不足 电压低 ? 单相低频交流制： 16.67Hz ，德国、奥地利等西 欧国家采用 ? 三种方式： 完全独立 的电力牵引专用的低频供 电系统；在 专设的变频变电所 内将三相工频交 流电变为单相电； 在牵引变电所 进行降压、变 频变相。 ? 工频单相交流制： 50Hz ，法国、日本、前苏联、 中国等 工频单相交流制特点 ? 主要优点 ? 牵引供电系统结构简单。 ? 牵引供电电压增高。 ? 交流电力机车的粘着性能和牵引性能良好。 ? 和直流制比较，交流制的地中电流对地下金属的腐蚀 作用小， — 般可不设专门防护装置。 ? 主要问题 ? 负序电流 ? 交直机车功率因数低 ? 交直机车谐波电流严重 ? 对沿线通讯线路造成电磁干扰 环形供电 牵引变电所在高压侧与一次系统联成环形网。 优点： 供电可靠性好，能适应负荷的剧烈变化 要求： 铁路附近有两个以上发电厂或地区变电所 且其间有电力网互联。（受系统结构限制） 地 区 变 电 所 或发电厂 地 区 变 电 所 或发电厂 牵引变电所 牵引变电所 6.2.2 电力系统供电方式 双侧供电（两边供电） 电源来自电力系统的两个地区变电所，给铁路供 电的输电线是联络这两个地区变电所的通路。 优点： 同环形供电 要求： 牵引变电所两侧都有电源 应用广泛 双路输电线 牵引变电所 牵引变电所 单侧供电（一边供电） 单侧供电是由一个地区变电所给数个牵引变电所 供电，为保证供电可靠性，应采用 双路（或双回） 输电线 。 单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环 形供电方式要差，而投资不会比环形供电方式和 双侧供电方式少。 要求： 必须有两回路输电线供电，且有各自的杆 塔和走线 双路输电线 牵引变电所 牵引变电所 散射供电（辐射线供电） 当各牵引变电所离开电源差不多等距并且比单边 供电更经济时，可采用散射供电方式。 缺点： 可靠性差 要求： 相邻几个牵引变电所布置成弧形，且地区 变电所或发电厂的距离较近时，必须两回路输电。 地 区 变 电 所 或发电厂 牵引变电所 6.2.3 内部供电方式（按牵引网设备类型的分类） （ 1 ） 直接供电方式 牵引网结构最简，投资最小，但钢轨电位较高， 对通信线的干扰感应最大，主要适用于通信线路 （主要是明线）较少或很易将受扰通信线迁改径路 的场合。 基本型直接供电方式 在法国、英国、原苏 联都广泛应用。 C T 基本型直接 供电方式 带回流线的直接供电方式： 在钢轨上并联架空回流 线（又称负馈线）。钢轨电位大为降低，对通信线 的干扰得到较好抑制。还能降低牵引网阻抗，使供 电臂延长 30% 及以上。 带负馈线的 直接供电方式 N C T （ 2 ） BT 供电方式 BT/ 回流线方式： BT 串入接触网，间隔约 1.5km- 4km ，用以吸回地中电流，减少通讯干扰。 BT/ 回流线方式牵引网结构复杂，造价较高，牵 引网阻抗变大，供电臂长度将减小；因存在 BT 分段 （火花间隙），不利于高速、重载等大电流运行； 但 BT 方式的钢轨电位低，抑制通信干扰的效果很好。 BT/ 回流线方式 BT BT N C T BT- 回流线方式比 BT- 钢轨方式抑制通信干 扰的效果好。 我国采用的 BT 方式均为 BT- 回流线方式，而 英国、法国、瑞典两