丹大高鐵明陽牽引站兩相供電系統(tǒng)電能表接線分析

孫殿威

(國網(wǎng)大連供電公司,遼寧 大連 116001)

丹大高鐵明陽牽引站兩相供電系統(tǒng)電能表接線分析

孫殿威

(國網(wǎng)大連供電公司,遼寧 大連 116001)

丹大高鐵是規(guī)劃建設(shè)的東北東部鐵路通道的重要組成部分，共分3段：丹東至莊河段、金州登沙河至莊河段和大連至登沙河段，線路自大連北站接軌，抵達丹東。全線共設(shè)5座牽引站，均采用兩相直供電方式，電能表接線可能存在誤接線問題。在此，以明陽牽引站的實例分析兩相供電系統(tǒng)電能表接線問題，確定正確接線，達到準確計量電量的目標。

高鐵；牽引；兩相；電能表；接線

Abstract:Dandong-Dalian High Speed Rail is an important part of the eastern railway passage in the Northeast China, which consists of three sections, i.e.Dandong to Zhuanghe, Jinzhou Dengshahe to Zhuanghe and Dalian to Dengshahe. The lines are connected at Dalian North Station and extend to Dandong. A total of five traction stations are set up along the railway and all use two-phase direct power supply, and errors may occur in the wiring of watt-hour meters. For this purpose, this paper hereby analyzes the wring of two-phase power supply system watt-hour metersby taking Mingyang Traction Station for example, so as to determine the correct wiring and achieve the goal of accurate electrical energy measuring.

Keywords：high-speed rail; traction; two-phase;watt-hour meter; wiring

1 問題的提出

丹大高鐵全線采用220 kV/25 kV帶回流線的直供[1]方式，沿線設(shè)5座牽引站。在大連段建設(shè)了3座220 kV開關(guān)站分別為明陽、蘭店、洛石鐵路牽引站供電。其中,明陽牽引站由花園口開關(guān)站通過園牽甲、乙線供電，蘭店牽引站由雙利開關(guān)站通過利牽甲、乙線供電，洛石牽引站由龍旗開關(guān)站通過龍牽甲、乙線供電，供電方式均為A、B兩相供電。圖1為明陽牽引站供電系統(tǒng)。

圖1 明陽牽引站供電系統(tǒng)

2014年5月9日現(xiàn)場抄表發(fā)現(xiàn)，花園口端園牽乙線電量為1 037 520 kWh,園牽甲線電量為685 080 kWh；用戶端園牽乙線所帶的2號變壓器電量為792 000 kWh,空載運行的園牽甲線所帶的1號變壓器電量為零。園牽乙線兩端的電量相差245 520 kWh,而空載運行的園牽甲線電源端卻發(fā)生了685 080 kWh的電量。顯然是電能表二次回路接線設(shè)計錯誤，錯將無功電量也計算為有功電量。

2 原因分析

2.1電纜線路空載運行時其電容電流的相量分析

園牽乙線B、C兩相供電系統(tǒng)及電能表[2]二次實際接線如圖2所示。

圖2 園牽乙線電能表實際接線

不計線路有功損失時(以下同)，電纜線路對地電容電流相量圖如圖3所示。

圖3 電容電流相量圖

根據(jù)電纜制造廠提供數(shù)據(jù)和現(xiàn)場實測，園牽乙電纜線路對地電容電流約為5 A。由圖3可知，B相電容電流超前B相電源電勢90°,C相電容電流超前C相電源電勢90°。

2.2空載時電能表計量行為分析

(1)

(2)

則b元件所記錄的電量為

(3)

(4)

故c元件記錄的電量為

(5)

總電量為

A=Ab+Ac=1/2EBCIB×T

(6)

A=1/2×5×220=550 kWh

(7)

(8)

這種情況下，此接線并不發(fā)生虛假電量。

2.3正常運行時在負荷電流作用下電能表的計量行為

圖4 正常運行cos?=1電流、電壓相量圖

由圖4可知b、c元件記錄電量為

(9)

(10)

A=Ab+Ac=1/2EBCIB×T

(11)

以上分析表明，對于兩相供電系統(tǒng)，若電能表采用圖2所示的接線方式，則線路空載時，電能表在兩相供電系統(tǒng)充電電容電流的作用下，將虛記電量。因此，正常運行時，電能表所記錄的電量將是有功電力所形成的電量和無功電力所形成的虛假電量之和。園牽乙線電源端電能表記錄的電量之所以大于用戶端電能表所記錄的電量，就是因為電源端虛記了無功電力所形成的虛假電量；而園牽甲線空載時，電源端電能表記錄的電量正是線路無功電力所形成的虛假電量。

3 電能表的正確接線

綜上所述，圖2所示的電能表接線，不能滿足計量的要求,正確的接線如圖5所示。

C相電流互感器的二次電流線圈與電能表的電流線圈均按同極性法則連接。電能表電壓回路的N端必須與電壓互感器二次的N端連接，電壓互感器二次線圈與電能表的電壓線圈按同極性法則連接。

線路空載運行時，電能表的計量行為[3]空載時，線路電容電流和電壓的相量圖如圖6所示。

圖5 電能表的正確接線

圖6 空載時的相量圖

(12)

(13)

(14)

B、C相之間亦存在線間電容電流。

(15)

(16)

(17)

綜上所述，采用圖5接線時，電能表在電容電流的作用下，不會記錄虛假電量，即

A=Ab+Ac+ABC=0

(18)

帶純電阻性負載時(cos0=1)電能表計量行為的相量圖如圖7所示。

圖7 cos?=1時的向量圖

由圖7可知，此時，電源端送出的實際電量為

(19)

而電能表記錄的電量為

(20)

抄表時還發(fā)現(xiàn)，同樣的錯誤接線，龍旗變的龍牽甲線空載時并沒有發(fā)生電量。這是因為架空線路較短，其對地充電電流很小(0.334 A/km)，電能表不足以啟動所致。當架空線路較長，其充電電容電流較大時，亦會發(fā)生虛記電量。因此，無論是電纜線路還是架空線路的兩相式供電系統(tǒng)，其電能表均應按圖5接線。

4 結(jié)束語

丹大高鐵沿線有5座220 kV/25 kV牽引站變電站，均采用兩相供電方式。因此，建議相關(guān)單位，對電能表的接線進行核實，若亦存在上述問題，應予以糾正。值得一提的是，如果對端電力用戶的關(guān)口表也采用圖2的接線方式，則應按圖5的正確接線一并糾正。凡是采用兩相供電的系統(tǒng)，電能表接線亦應比照上述分析的結(jié)論意見進行設(shè)計。

[1] 彭時雄.交流電能(電功率)測量綜合誤差的測試計算及改進技術(shù)[M]. 北京：中國電力出版社，2002:33-35.

[2] 陳向群.電能計量技能考核培訓教材 [M]. 北京：中國電力出版社，2003：19-25.

[3] 商福恭.電能表接線技巧[M].北京：中國電力出版社，2007:41-43.

Analysis of Two-Phase Power Supply System Watt-Hour Meter Wiring in Mingyang Traction Station for Dandong-Dalian High Speed Rail

SUN Dianwei

(State Grid Dalian Power Supply Company，Dalian, Liaoning 116001, China)

TM933.4

A

1004-7913(2017)07-0032-03

2017-05-10)

孫殿威(1983)，男，工程師，主要從事電力調(diào)度工作。