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    電氣化鐵路牽引變電所群貫通供電系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)

    2021-03-16 08:36:36李群湛黃文勛解紹鋒馬慶安
    電工技術(shù)學(xué)報 2021年5期
    關(guān)鍵詞:負序變電所端口

    李群湛 王 輝 黃文勛 解紹鋒 馬慶安

    (1. 西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院 成都 611756 2. 中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司 西安 710043)

    0 引言

    中國干線電氣化鐵路均采用工頻單相交流制[1-2]。截至2017年底,中國電氣化鐵路里程達8.7萬km,鐵路電氣化率達到 68.2%,其作用越來越大。為降低牽引負荷對電力系統(tǒng)不平衡的影響,世界各國通常采用輪換相序、分相分區(qū)供電的方案,此時,需在分相分區(qū)處設(shè)置電分相。電分相是牽引網(wǎng)最薄弱的環(huán)節(jié),會造成牽引網(wǎng)供電間斷,制約著電氣化鐵路高速和重載的發(fā)展,同時可能對電氣化鐵路的安全運營構(gòu)成威脅[3-8]。近期,國內(nèi)相繼展開了市域鐵路及交流地鐵的建設(shè),目前設(shè)計模式仍以借鑒干線鐵路為主,其行車密度大、站間距離短、再生制動能量大、選址要求高等特點,電分相的設(shè)置成為難題,這對電氣化鐵路科研及設(shè)計人員亦提出了新的要求。

    顯然,消除電分相不良影響的根本途徑是取消電分相。德國電氣化鐵路供電模式自成體系,可實現(xiàn)電氣化鐵路的同相貫通供電,使電分相得以取消,但該供電制式代價太高,只有德國及其周邊少數(shù)國家采用[9]。前蘇聯(lián)各國電氣化鐵路廣泛使用雙邊供電[5,10],該方式可省去變電所之間分區(qū)所處的電分相,但是會產(chǎn)生均衡電流和保護配合、電能計費等問題[7]。鐵路功率調(diào)節(jié)器由日本學(xué)者提出,能夠有效實現(xiàn)負序等電能質(zhì)量問題的治理,但是機車過電分相出現(xiàn)的問題仍無法得到解決[11-17]。

    國內(nèi),西南交通大學(xué)在同相供電領(lǐng)域進行了開創(chuàng)性的工作和大量卓有成效的研究[4-8],例如,文獻[3]最早提出了同相供電概念和初步技術(shù)方案;文獻[4]論述了我國高速鐵路牽引供電發(fā)展的若干關(guān)鍵技術(shù)問題;文獻[5]提出新一代牽引供電系統(tǒng)并闡述了其關(guān)鍵技術(shù),采用組合式同相供電技術(shù)治理負序,同時取消變電所出口處電分相,采用新型雙邊供電技術(shù)取消分區(qū)所處電分相;文獻[6]則進一步提出干線鐵路與城市軌道的統(tǒng)一牽引供電方式,為未來發(fā)展打下理論基礎(chǔ)。

    現(xiàn)階段,本文提出并研究了一種牽引變電所群貫通供電方案,該方案能夠有效地取消變電所出口處和分區(qū)所處電分相、消除無電區(qū),進一步提高供電可靠性,始終保持列車牽引力和(電)制動力,保證供電能力和運輸能力良好發(fā)揮,同時降低建設(shè)成本,保證供電靈活和可靠性,并且能夠有效解決均衡電流和穿越功率問題。同時,該系統(tǒng)的提出不僅能夠攻克高原鐵路(青藏鐵路與川藏鐵路)坡道長、大、多而不宜設(shè)分相(產(chǎn)生無電區(qū))的難題,也對交流地鐵、市域鐵路、高速和重載干線鐵路等交流電氣化鐵路的建設(shè)具有重要的參考推廣價值。

    1 牽引變電所群貫通供電系統(tǒng)

    定義電網(wǎng)同一變電站三相中的相同兩相(每相同一母線的不同分段)以樹形(輻射式)結(jié)構(gòu)給n(n≥2)個牽引變電所供電的這n個牽引變電所為1個牽引變電所群,牽引變電所群貫通供電系統(tǒng)示意如圖1所示。圖中,牽引網(wǎng)為直供方式,顯然也適用于自耦變壓器供電等其他供電方式,n個牽引變電所依次為SS1, SS2,…, SSn。群內(nèi)各牽引變電所之間實施貫通供電,構(gòu)成牽引變電所群貫通供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)牽引變壓器采用單相變壓器,一次側(cè)接自電力系統(tǒng)三相中相同的兩相,二次側(cè)牽引網(wǎng)實現(xiàn)貫通供電。

    圖1 牽引變電所群貫通供電系統(tǒng)示意Fig.1 Schematic of the interconnected power supply system of the traction substation group

    當(dāng)公共連接點(Point of Common Coupling, PCC)處負序超過相關(guān)規(guī)定時[18],利用負序補償裝置進行負序補償。根據(jù)負序補償方式的不同,將牽引變電所群貫通供電方案分為集中式補償和分布式補償兩類。

    1.1 集中式補償方案

    根據(jù)負序補償裝置(Negative sequence Compensation Device, NCD)位置的不同,將集中式補償方案的牽引變電所群貫通供電分為牽引變電所群貫通供電N模式(簡稱N模式)和牽引變電所群貫通供電N+1模式(簡稱N+1模式)。N模式由中心牽引變電所(Central Traction Substation, CTS)、普通牽引變電所(Ordinary Traction Substation, OTS)和貫通牽引網(wǎng)(Combined cophase Traction Network,CTN)等構(gòu)成,其中,在CTS中設(shè)置負序補償裝置。N+1模式則在高壓側(cè)PCC處設(shè)置負序補償裝置,進行負序補償,其他仍由OTS和CTN等構(gòu)成。負序考核點均在國標(biāo)定義的一個以上用戶的PCC處[18],即變電站分段母線處。

    1.1.1 N模式

    從n個牽引變電所SS1, SS2,…, SSn中任選一個牽引變電所為CTS,例如,以SS1作為CTS,其余n?1個牽引變電所均為OTS,構(gòu)成N模式。CTS主要由牽引變壓器和NCD組成。牽引網(wǎng)只設(shè)電分段,不設(shè)電分相及其無電區(qū)(或者設(shè)置電分相,但按電分段運行)。群中各個牽引變電所的牽引變壓器二次繞組一端接地,另一端引至牽引母線TBi(i=1, 2,…,n),各牽引母線 TBi電壓相別相同,且均引出牽引饋線Fi,通過貫通的牽引網(wǎng)給機車供電,實現(xiàn)群內(nèi)貫通供電,集中補償N模式示意圖如圖2所示。圖2中,CTi和PTi分別為第i個牽引變電所的牽引饋線電流互感器和牽引母線電壓互感器,用以獲取當(dāng)前牽引所的牽引負荷的電流和電壓數(shù)據(jù);FO為光纖傳輸網(wǎng)絡(luò),用以實時傳輸電壓和電流數(shù)據(jù);CD為潮流控制器,用以采集輸入信號,輸出控制信號。

    圖2 集中補償N模式示意圖Fig.2 Schematic diagram of N mode with centralized compensation

    1.1.2 N+1模式

    區(qū)別于N模式,N+1模式在高壓側(cè)PCC處進行負序集中補償,單獨設(shè)置負序補償所,如圖3所示。負序補償所由三相供電,亦接入同一電網(wǎng)變電站的三相分段母線。負序補償所主要由 NCD和補償變壓器構(gòu)成,可由鐵路部門建設(shè),或由鐵路部門與電力部門合建。圖 3中,B11, B21,…, Bn1和 B12,B22,…, Bn2分別為主饋線 A相和 B相的不同分段;Bb11, Bb21,…, Bbn1和 Bb12, Bb22,…, Bbn2分別為備用饋線A相和B相的不同分段。

    圖3 集中補償N+1模式示意圖Fig.3 Schematic diagram of N+1 mode with centralized compensation

    1.2 分布式補償方案

    采用分布式補償方案的牽引變電所群貫通供電系統(tǒng)如圖4所示,群中的n個牽引變電所SS1, SS2,…,SSn分別在各自所內(nèi)進行負序補償。負序補償方式與單所同相供電類似[1,5],需要分別考核負序是否達標(biāo)。顯然,在同樣滿足國標(biāo)的情況下,這種分布補償增加了牽引變電所的復(fù)雜程度,建設(shè)成本和運行成本也會隨之增加,本文不再贅述。

    圖4 分布補償示意圖Fig.4 Schematic diagram of distributed compensation

    2 負序補償技術(shù)方案

    根據(jù)補償潮流類型的不同,將負序補償技術(shù)方案分為有功型和無功型兩種。

    2.1 負序補償有功型方案

    負序補償有功型方案主要利用有功潮流進行負序補償,已經(jīng)成功應(yīng)用的是組合式同相供電方式[5-8],如圖5所示。組合式同相供電技術(shù)方案可兼顧無功潮流來補償當(dāng)前牽引變電所的功率因數(shù)或穩(wěn)壓。圖5a為單三相組合式同相供電方案,該方案在山西中南通道沙峪牽引變電所成功運行;圖5b為單相組合式同相供電技術(shù)方案,該方案在溫州市域鐵路 S1線成功運行。注意到,有功型方案的 NCD需要調(diào)度有功潮流完成負序補償,可用于圖4所示的分布式補償方案,而當(dāng)用于集中式補償方案,牽引變電所群中牽引變電所數(shù)目較多時,由于需要調(diào)度有功潮流進行負序補償,就增加了難度,甚至不能實現(xiàn)。

    圖5 組合式同相供電技術(shù)方案示意圖Fig.5 Schematic diagram of the combined cophase power supply

    2.2 負序補償無功型方案

    鑒于靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator,SVG)的優(yōu)點[19-21],本文負序補償無功型方案采用SVG,即NCD由補償變壓器(Compensation Matching Transformer, CMT)和SVG構(gòu)成,其中,CMT可采用普通三相變壓器,常見的兩類CMT有YNd聯(lián)結(jié)組(以YNd11聯(lián)結(jié)組為例)和Dd聯(lián)結(jié)組(以Dd0聯(lián)結(jié)組為例)。根據(jù)SVG無功補償單元數(shù)目的不同,可分為二端口補償模式和三端口補償模式。其中,二端口補償模式在CMT二次繞組中的兩個相異端口進行補償,如圖6a和圖7a所示;三端口補償模式在 CMT二次繞組中的三個相異端口進行補償,如圖6b和圖7b所示。

    圖6 采用YNd11聯(lián)結(jié)組的負序補償方案示意圖Fig.6 Schematic diagram of negative sequence compensation with YNd11 connection

    圖7 采用Dd0聯(lián)結(jié)組的負序補償方案示意圖Fig.7 Schematic diagram of negative sequence compensation with Dd0 connection

    以CMT采用YNd11聯(lián)結(jié)組變壓器,群內(nèi)牽引變電所牽引變壓器一次側(cè)均接自電力系統(tǒng)的AB相為例分析二端口補償模式和三端口補償模式的原理。由文獻[1]得到任意補償端口λ(λ=1, 2,…,m;若為二端口補償模式,則m=2;若為三端口補償模式,則m=3)在一次側(cè)A相的正序和負序電流分別為

    式中,Iλ、λφ和ψλ分別為補償端口SVG發(fā)出的電流有效值、電流功率因數(shù)角和端口電壓滯后A相電壓的角度;kλ為YNd11聯(lián)結(jié)組變壓器的電壓比。

    同理,根據(jù)式(1)繪制三端口補償模式的全負序相量圖,其補償原理如圖9所示,無功補償單元SVG1、SVG2和 SVG3分別對應(yīng)于一次側(cè) A、B和C 相端口,其發(fā)出的無功形成負序電流三者合成的負序電流用以抵消牽引負荷產(chǎn)生的負序電流

    圖8 采用YNd11聯(lián)結(jié)組的二端口補償原理Fig.8 Schematic diagram of 2-port compensation with YNd11 connection

    圖9 采用YNd11聯(lián)結(jié)組的三端口補償原理Fig.9 Schematic diagram of 3-port compensation with YNd11 connection group

    由文獻[1]可知,當(dāng)補償端口的接線角兩兩既不同相又不反相時,若要實現(xiàn)負序與無功的完備補償,需在3個端口補償。因此,相較于二端口補償模式,三端口補償模式是完備的。進一步分析,對于圖 8中的二端口補償模式,SVG1和SVG2發(fā)出的無功功率分別為Q1和Q2,當(dāng)cosφL≠1時,Q1≠Q(mào)2,此時CTS處的功率因數(shù)發(fā)生變化,且該處功率因數(shù)與SVG1和SVG2發(fā)出的無功性質(zhì)及大小有關(guān)。

    就高速鐵路而言,機車功率因數(shù)接近于1,因此,存在這樣一種負序補償情形,即僅對牽引負荷的有功分量產(chǎn)生的負序補償,SVG1與SVG2發(fā)出無功容量大小相同、性質(zhì)相反(一個吸收容性無功,另一個吸收感性無功),此時CTS處的功率因數(shù)可保持不變。設(shè)定負序功率允許值SεL,當(dāng)總牽引負荷視在功率SL的無功分量產(chǎn)生的負序功率值SLsinφL≤SεL時,可通過二端口模式進行負序的補償。繪制負序視在功率相量[1-2],計算得到SVG1和SVG2的容量大小Q1和Q2為

    綜上,通過選定合適的補償模式,利用無功潮流進行負序補償不改變牽引變電所牽引網(wǎng)的有功潮流,具有免繳容量電費的技術(shù)優(yōu)勢。因篇幅有限,具體方案的比選、控制策略等將在后續(xù)文章詳細闡述。上述分析對于N+1模式仍適用。由于SVG置于非牽引端口,因此兼顧無功潮流來補償功率因數(shù)或穩(wěn)壓的能力較弱,需額外采取措施,比如單獨設(shè)置SVG等。

    2.3 集中式補償方案的潮流控制系統(tǒng)

    分布式補償方案的潮流控制系統(tǒng)與單所同相供電基本相同,已有相關(guān)文獻進行描述[5],故本節(jié)僅介紹集中式補償方案的牽引變電所群貫通供電潮流控制系統(tǒng)。利用光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸容量大、速度快的優(yōu)勢和數(shù)據(jù)同步技術(shù),獲得各牽引變電所及牽引負荷的同步數(shù)據(jù),滿足實時控制要求,一種牽引變電所群貫通供電潮流控制系統(tǒng)如圖10所示。

    圖10 N 模式集中補償潮流控制系統(tǒng)示意圖Fig.10 Schematic diagram of power flow control system for N mode with centralized compensation

    對于N模式,該系統(tǒng)由牽引變電所群中n個牽引變電所的n個電流互感器和n個電壓互感器、光纖網(wǎng)絡(luò)和NCD控制端、CD等共同構(gòu)成。CD輸入端和n個牽引變電所的電流互感器CTi和電壓互感器PTi連接;控制器輸出端與NCD的控制端相連接。

    對于N+1模式,該系統(tǒng)由電網(wǎng)變電站的主饋線及備用饋線的電流互感器 CTi、分段母線的電壓互感器PTi、光纖網(wǎng)絡(luò)和CD共同構(gòu)成,如圖3所示。主饋線及備用饋線的 CTi和 PTi通過光纖網(wǎng)絡(luò)均接入CD,CD的輸出端連接NCD的控制端。

    對于N模式,利用電流互感器和電壓互感器獲取各個牽引變電所在t時刻的母線電壓以及饋線電流CD直接獲取CTS的電流互感器和電壓互感器結(jié)果,通過光纖網(wǎng)絡(luò)獲取OTS的電流互感器和電壓互感器結(jié)果,計算得到牽引負荷在t時刻的復(fù)功率總和為

    對于 N+1模式亦可得到式(3)的計算結(jié)果。對于負序補償有功方案和無功方案,一種控制策略,若t時刻牽引負荷的視在功率為SL(t),則控制器CD可根據(jù)閾值SC(t)=SL(t)?SεL是否處于規(guī)定的閾值范圍內(nèi)來判斷補償裝置是否投入運行,或者運行于規(guī)定的運行狀態(tài)。

    3 貫通牽引網(wǎng)分段保護與狀態(tài)辨識

    牽引網(wǎng)貫通之后供電距離增長,相應(yīng)對于系統(tǒng)的保護亦提出了更高要求。為保證電氣化鐵路的正常運營,與牽引變電所群貫通供電系統(tǒng)匹配的保護方案應(yīng)當(dāng)做到及時發(fā)現(xiàn)、隔離和排除故障,并把故障限制在最小范圍,使故障影響降低到最低。理論和工程實踐表明,牽引網(wǎng)分段供電及其保護方案可以大大提高系統(tǒng)的可控性與可維護性,可作為牽引變電所群貫通供電系統(tǒng)的保護方案[5-6]。分段供電示意圖如圖 11所示。若兩牽引變電所之間的距離較長,可進一步對牽引網(wǎng)分段。

    圖11 分段示意圖Fig.11 Schematic diagram of the segmentation

    將貫通牽引網(wǎng)供電狀態(tài)分為正常和故障兩類,正常狀態(tài)分為空載與負載兩種,故障狀態(tài)則分為短路與斷路(斷線)兩種。利用電壓互感器測量的電壓和電流互感器測量的電流可對上述牽引網(wǎng)供電狀態(tài)進行辨識。

    研究表明,牽引變電所i對應(yīng)分段處電壓模值Ui滿足Ui≥U0(U0為一特定值)時,其左側(cè)和右側(cè)分段處于正常供電狀態(tài);滿足Ui<U0時,其左側(cè)和右側(cè)分段上的列車均不再工作,即列車負荷為0,該分段可能處于故障狀態(tài)。

    但因測量裝置、線路分布電容等的影響,設(shè)定閾值ε1>0及ε2<0,則得到實用的狀態(tài)辨識判據(jù),電壓判據(jù)為Ui≥U0,Ui+1≥U0,電流判據(jù)見表1。

    表1 牽引變電所i與i+1之間列車狀態(tài)辨識電流判據(jù)Tab.1 Current criterion for train state identification between traction station i and i+1

    表2 牽引變電所i左右區(qū)間分段保護電流判據(jù)Tab.2 Current criterion of sectional protection current in left and right section of traction station i

    根據(jù)故障時牽引網(wǎng)電壓和電流容易計算出短路阻抗,實現(xiàn)故障定位。

    4 外部電源供電方式

    4.1 外部電源構(gòu)成

    根據(jù)電壓等級將電氣化鐵路外部電源從高到低分為A型變電站(饋出500kV電壓等級)、B型變電站(饋出330kV或者220kV電壓等級)、C型變電站(饋出110kV電壓等級)、D型牽引變電所(向牽引網(wǎng)提供27.5kV電壓)。

    從圖論的角度出發(fā)[22],交流電氣化鐵路可形成一種理想樹形供電,即D型牽引變電所作為葉,給D型牽引變電所供電的最高電壓等級變電站作為根,其余變電站為內(nèi)結(jié)點。具體如下:A型變電站經(jīng)輸電線給B型變電站、C型變電站及D型牽引變電所供電,B型變電站經(jīng)輸電線給C型變電站及D型牽引變電所供電,C型變電站經(jīng)輸電線和D型牽引變電所供電,如圖12所示。

    圖12 牽引供電系統(tǒng)外部電源示意圖Fig.12 Schematic diagram of external power supply for traction power supply system

    圖13 空載工況下系統(tǒng)等效示意圖Fig.13 Equivalent diagram of system without load

    由回路2,得

    式中,Zqj(j+1)牽引變電所j與j+1的牽引網(wǎng)等值阻抗。

    對于理想樹形供電的根,有

    將式(6)代入式(5)得

    將其代入式(4)中,得

    可知,當(dāng)變壓器電壓比一致,空載時牽引變電所群貫通供電系統(tǒng)中不存在均衡電流。就1個牽引變電所群而言,各牽引變電所(葉)均來自于上一級變電站(根或內(nèi)結(jié)點),滿足上述理想樹形結(jié)構(gòu),若各牽引變壓器的電壓比一致,則不會產(chǎn)生均衡電流。

    對于一條電氣化鐵路線路,根據(jù)其長度的不同以及滿足要求的電網(wǎng)變電站的分布情況,可由若干變電所群構(gòu)成。牽引變電所群間根據(jù)外部電源情況,分為以下三種情形:①牽引變電所群間不貫通;②牽引變電所群間全貫通;③牽引變電所群間部分貫通。群間分區(qū)所開關(guān)S2閉合時需遵循如下原則:若外部電源可構(gòu)成理想樹形結(jié)構(gòu),則S2閉合,可實現(xiàn)群間貫通;若不構(gòu)成理想樹形結(jié)構(gòu),則S2不閉合,需保持常開狀態(tài)。以3個群為例進行說明,如圖14所示。

    圖14 牽引變電所群外部電源方案示意圖Fig.14 Schematic diagram of external power supply scheme for traction substation group

    (1)牽引變電所群間不貫通.如圖14a所示,牽引變電所群1、2、3群內(nèi)的分區(qū)所開關(guān)S1閉合,群1內(nèi)牽引變電所均接入同一B型變電站B1,群2內(nèi)牽引變電所均接入同一A型變電站A2,群3內(nèi)牽引變電所均接入同一 C型變電站 C1,B型變電站B1、B2分別接入不同 A型變電站 A1、A3,C型變電站C1經(jīng)B型變電站B2接入A型變電站A3。分區(qū)所開關(guān)S2均不閉合。

    (2)牽引變電所群間貫通。如圖14b所示,牽引變電所群1、2、3中的S1閉合,群1內(nèi)牽引變電所均接入同一B型變電站B1,群2內(nèi)牽引變電所均接入同一A型變電站A1,群3內(nèi)牽引變電所均接入同一 C型變電站 C1,B型變電站 B1、B2接入同一A型變電站A1,C型變電站C1經(jīng)B型變電站B2接入 A型變電站 A1。外部電電源構(gòu)成理想的樹形,S2可閉合。

    (3)牽引變電所群間部分貫通。如圖14c所示,牽引變電所群1、2、3中S1閉合,群1內(nèi)牽引變電所均接入同一B型變電站B1,群2內(nèi)牽引變電所均接入同一A型變電站A1,群3內(nèi)牽引變電所均接入同一 C型變電站 C2,B型變電站 B1、B2分別接入不同A型變電站A1、A2,C型變電站C1經(jīng)B型變電站B2接入A型變電站A2。群1與群2之間的S2可閉合,群2與群3之間的S2不閉合。

    110kV輸電線的輸送距離一般不超過150km,C型變電站110kV輸電線向兩側(cè)延伸輸送范圍可達300km;220kV輸電線的輸送距離一般不超過300km,B型變電站220kV輸電線向兩側(cè)延伸輸送范圍可達600km;500kV輸電線的輸送距離一般不超過850km,A型變電站500kV輸電線向兩側(cè)延伸輸送范圍可達 1 700km。這為長大電氣化線路上取消分區(qū)所電分相、消除無電區(qū)創(chuàng)造了條件。

    4.2 外部電源實例分析

    構(gòu)成樹形結(jié)構(gòu)的電氣化鐵路外部電源在國內(nèi)已有部分案例,但是牽引網(wǎng)未貫通。其中一處目前已處于施工改造中,實測數(shù)據(jù)來源于該線路改造前的兩個牽引變電所A1和A2之間的分區(qū)所,通過評估分所處電壓是否一致,來判斷是否會形成均衡電流。經(jīng)確認,牽引變電所A1和A2的外部電源均來自于同一電網(wǎng)變電站B2。利用電能質(zhì)量測試儀獲取分區(qū)所處測點1、測點2、測點3及測點4的電壓數(shù)據(jù),測試周期為24h,測點位置如圖15所示。

    分別將測點1與3、測點1與2的數(shù)據(jù)進行分析,如圖16和圖17所示。由圖16可知,空載時測點1與3的電壓有效值和相位基本一致,負載時出現(xiàn)較大差異。進一步分析,測點1與3均接自同一變電所母線,所以空載電壓基本相同;但負載時因牽引網(wǎng)末端電壓的不同而出現(xiàn)差異。測點2和4的結(jié)構(gòu)與測點1與3的結(jié)構(gòu)相同,分析結(jié)果亦相同。

    圖15 分區(qū)所接線及測點分布示意圖Fig.15 Schematic diagram of the wire connection for section post and the distribution of measuring points

    圖16 分區(qū)所測點1與3處的電壓測量數(shù)據(jù)Fig.16 Measurement data for voltage at measured points 1 and 3 in a section post

    圖17 分區(qū)所測點1與2處的電壓測量數(shù)據(jù)Fig.17 Measurement data for voltage at measured points 1 and 2 in a section post

    由圖17可知,測點1和2空載時電壓相位基本一致,電壓有效值大小有較小差異,但變化趨勢基本一致;負載時因牽引網(wǎng)末端電壓的不同而出現(xiàn)差異。經(jīng)分析,測點1與2雖然來自不同的牽引變電所,但由于牽引變電所A1與A2均接自于B2,構(gòu)成樹形結(jié)構(gòu),所以其相位基本一致,有效值變化趨勢也一致。進一步分析,空載時有效值較小的差異主要由牽引變電所牽引母線并聯(lián)了電容器和 SVG以及線路分布電容造成,這些分量在分區(qū)所貫通后將重新分配,而均衡電流基本為0。

    5 結(jié)論

    結(jié)合電氣化鐵路外部電源供電方式及牽引供電系統(tǒng)供電方式,提出一種牽引變電所群貫通供電方案,著重研究了系統(tǒng)方案構(gòu)成、負序補償技術(shù)方案、貫通牽引網(wǎng)分段保護與狀態(tài)辨識技術(shù)及外部電源方式等關(guān)鍵技術(shù)方案,得到如下結(jié)論:

    1)基于無功型的負序補償方式適用于 N模式與N+1模式的集中式補償方案;集中式補償方案在一定程度上可以降低補償裝置的容量。

    2)貫通牽引網(wǎng)分段保護與狀態(tài)辨識技術(shù)能夠保證電氣化鐵路的正常運營,及時發(fā)現(xiàn)、隔離和排除故障,并把故障限制在最小范圍,使故障影響降到最低。

    3)牽引變電所群貫通供電系統(tǒng)中各牽引變電所由同一電網(wǎng)變電站的分段母線供電,理論分析和實測數(shù)據(jù)表明,在構(gòu)成樹形結(jié)構(gòu)下,若各牽引變壓器的電壓比一致,則可使均衡電流為 0。因此,本文方案可以作為實現(xiàn)貫通供電的一種有效途徑之一。

    本文主要針對牽引變電所群貫通供電系統(tǒng)的方案以及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)方案進行了闡述及分析,因篇幅有限,各項關(guān)鍵技術(shù)并未進一步闡述,尤其負序補償技術(shù)和貫通牽引網(wǎng)分段保護與狀態(tài)辨識技術(shù)將著重在后續(xù)文章中進行詳細研究。

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