基于树形双边供电的重载铁路贯通同相供电方案

结合重载铁路既有供电方式特点,提出一种适用于重载铁路牵引供电系统的贯通同相供电方案。介绍该贯通同相供电方案的3项关键技术,即:组合式同相供电技术、树形双边供电技术以及牵引网分段供电与状态测控技术,并对树形双边供电系统的均衡电流以及单线牵引网阻抗进行详细研究;以某既有重载铁路牵引供电系统改造工程为例,将该贯通同相供电方案应用于该线路牵引供电系统工程改造中;通过理论分析以及实测分析,分别从运行模式、均衡电流实测分析、牵引网分段测控技术的适应性等角度对该既有线路贯通同相供电改造方案可行性进行分析。研究结果表明:基于树形双边供电的贯通同相供电方案可行,且兼顾更好的系统性能以及技术优势。     

复杂艰险高原地区铁路双边贯通供电工程适应性探讨

复杂艰险高原地区铁路建设面临极端的自然环境和复杂的工程条件，为牵引供电系统带来众多挑战难题。在长大坡道处设置电分相存在安全隐患，复杂艰险高原地区铁路对牵引供电提出更高可靠性要求。本文研究了三种带电过分相装置：机械开关切换式地面接触网带电过分相、接触网电分相连续供电系统、电子开关地面自动过分相，但在严苛环境下过分相结构缺乏工程适应性，因此需进一步研究能够取消电分相的双边贯通供电技术。传统双边供电存在较大的穿越电流，不能被电力系统接受。组合式同相贯通供电、全交-直-交同相贯通供电方式通过变流器控制使牵引网电压处于同一相位，提高了电能质量，但整体可靠性一般。最终基于复杂艰险高原地区铁路工程技术条件选择单相牵引变压器同相贯通供电技术，可在工程适应性上达到较优权衡。     

贯通式同相供电方案优化设计

贯通式同相供电采用单相供电,变电所内采用的结构为牵引变压器+同相供电补偿装置,取消了牵引变电所出口处和牵引网上的电分相。贯通供电时,相邻变电所可以同时向牵引网内的机车供电。本文分析了牵引变电所近期和远期的可靠性,比较了备用度不同时牵引供电系统在可靠性方面的差异。进一步分析满足双边供电时,2个和3个变电所上分流系数和牵引网上的功率损耗变化情况,最后得出贯通式同相供电补偿装置的控制策略。     

交流牵引供电系统双边供电均衡电流的预估方法

交流牵引供电系统双边供电方案的可行性取决于均衡电流。文章提出一种均衡电流的预估方法,即在分区所测量两侧牵引网的电压,均衡电流应该等于两侧牵引网均为空载时两侧牵引母线的电压差除以折算至牵引侧的系统总阻抗。首先,对带回流线的直供方式和AT供电方式进行研究;其次,基于IEEE 14节点系统对均衡电流预估方法进行验证;最后,将该方法应用于巴准铁路双边供电方案的可行性研究中。试验表明,均衡电流的误差与牵引网空载电流相当,可用于双边供电和贯通式同相供电的研究。     

同相贯通牵引供电系统保护方案研究

针对电气化铁道,在同相牵引供电基础上给出了一种牵引网全线贯通的供电方式。对同相贯通牵引供电系统的整体结构作了简要的介绍。另外,在研究贯通供电方式的前提下,设计了一种适合同相贯通供电的保护配置方案。     

同相供电系统的牵引供电分区保护方案

贯通式同相供电系统能够取消全线的电分相,在改善电能质量和提高列车运行速度等方面具有优势.若依然采用传统的保护系统,那么全线贯通后的系统将会是脆弱的.此时牵引网上只要有1处发生故障,整条线路都会受到影响,甚至会使牵引网停止运行.为此,对牵引网分段供电测控技术进行研究,利用MATLAB和Simulink软件分别对测控系统各部分建模,并模拟了牵引网短路故障时保护动作的情况.以某市的地铁18号线和22号线为例,通过分析故障前后分段所处电压波形的变化情况,验证了该测控方案的可行性与准确性.     

交-直-交型同相供电系统的研究

为了解决电气化铁路现在普遍存在的电能质量和电分相问题,研究了一种交-直-交型贯通同相供电系统,从铁路牵引供电系统结构、牵引变电所结构、同相供电装置进行了分析,并对系统实施方案进行了探讨。     

基于阻抗匹配平衡变压器和AT供电方式的新型同相牵引供电系统

电气化铁道的牵引供电系统三相严重不平衡，存在大量的谐波和无功，各供电区段需要用分相绝缘器分隔，从而制约了高速、重载铁路的发展。基于阻抗匹配平衡变压器和AT供电方式的新型同相牵引供电系统，不仅可以解决以上问题，还继承了AT供电方式所特有的通信防护效果好、综合经济技术性能优越的特点；同时在有源滤波器的作用下，实现了单台双绕组工作变压器的接线方式，比原系统结线简单、维护方便。文中分析了系统平衡变换原理，讨论了系统的平衡方式、补偿电流检测与有源滤波器控制方法。分析和仿真证实本文提出的平衡方式和检测方法是正确的，同相供电系统方案是可行的。     

树形双边贯通供电系统运行策略及对外部电源的负序影响

树形双边贯通供电系统能够实现长距离无分相贯通供电,提高系统的再生制动能量直接利用率。当树形双边贯通供电方案仅由单相接线变压器构成时,列车在公共连接点处产生的三相电压不平衡度将加剧,一旦负序超标,将面临负序带来的不利影响。为了确保系统的良好运行,避免负序带来的不利影响,有必要评估系统的负序情况。分别研究采用单相接线变压器和采用组合式同相供电装置构成的树形双边贯通供电系统及其运行策略,针对采用组合式同相供电装置的方式提出同相供电装置的就地控制策略。以公共连接点处三相电压不平衡度作为评估树形双边贯通供电系统对外部电源的负序影响的评估指标,分别构建传统Vv接线变压器的单边供电系统、采用单相接线变压器构成的树形双边供电系统和采用组合式同相供电装置构成的树形双边供电系统的负序评估模型。以某线路为例,基于构建的负序评估模型对采用树形双边贯通供电方案后的系统的三相电压不平衡度进行评估,并与既有供电方案的结果进行对比,采用单相组合式同相供电的树形双边供电改造方案后,三相电压不平衡度最大值为1.65%,95%概率大值为1.20%,均符合国家标准。结果表明采用树形双边贯通供电系统方案负序问题得到了极大的改善...     

基于YN,3d-1变压器的同相AT牵引供电系统

提出了基于YN,3d-1变压器并结合两单相变流器和自耦变压器(AT)的供电方式。它实现了同相牵引供电,牵引变电所一次侧不再轮换,变电所单相供电,不用设置分相绝缘器;通过实时检测系统的综合补偿电流控制变流器,平衡三相,动态滤除无功和谐波电流。讨论了其补偿原理,给出了指令电流检测和变流器控制方法。分析和仿真证明,该同相供电系统是可行的。     

组合式同相供电继电保护方案研究

针对牵引供电系统存在问题,在原有同相供电基础上给出了一种组合式同相供电系统,分析了其构成原理及特点。除此之外,研究了组合式同相供电备用方案,设计了一套适用于组合式同相供电系统的继电保护方案。     

同相AT牵引网供电方式及保护方案研究

针对同相AT牵引供电系统,提出了一种采用全并联AT的双边供电(或多电源供电)的牵引网供电方式,对其电能损失在理论上与现有的AT分区所并联的单边供电系统进行了比较,优越性显而易见,并进一步对其供电臂的保护控制方案进行了分析.该牵引网供电方式能使负荷在上下行以及多个供电臂内进行均衡,有较好的供电质量,满足高速、重载的牵引发展要求.     

基于斯科特变压器的新型同相AT牵引供电系统

针对电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡造成各供电区段需要用分相绝缘器分断,从而制约了高速、重载铁路的发展,提出了一种基于斯科特变压器的新型同相AT牵引供电系统,阐述了平衡变换原理及控制和补偿电流实时检测方法,仿真证实该文提出的平衡方式、检测与控制方法是正确的,同相供电系统方案切实可行。     

电气化铁路电力贯通线感应电测试与分析

以中国铁路昆明局集团有限公司管内不同典型线路为例,开展电力贯通线感应电综合测试。通过测试架空电力贯通线和电缆电力贯通线上各类感应电压和感应电流,并结合牵引变电所负荷过程同步测试,研究分析电气化铁路电磁干扰及牵引回流对该感应电的影响因素。研究表明:感应电压和感应电流受到接触网电压、电流分布、线路结构、牵引供电方式、土壤电阻率、负荷电流等诸多因素影响,为降低电力贯通线感应电压和优化工程防护措施提供依据。     

温州市域铁路S1线同相供电系统方案研究

温州市域铁路S1线采用公交化的运营模式,对列车速度的控制要求高,牵引负荷较大,列车自动过分相时运行安全得不到很好的保证。采用同相供电技术可以取消变电所出口处的电分相,并可较好地解决负序问题。本文以单相组合式同相供电系统为例,介绍了组合式同相供电系统的结构及原理,并基于相关牵引设计资料搭建单相组合式同相供电系统模型进行仿真分析,仿真结果表明该系统对负序有很好的治理效果。     

同相供电对称补偿技术应用

本文在同相供电的理论基础上，通过负序电流，功率因数补偿的技术性能分析，论述了对称补偿实现的技术关键，并给了最佳对称补偿的实现模式及其益的分析结论。     

单相组合式同相供电技术及工程应用方案研究

针对电气化铁路对电力系统负序的影响而自身不得不设置很多分相的问题,研究一种单相组合式同相供电技术方案,采用单相牵引变压器为基础,配以适量的同相补偿装置的方法,在牵引负荷较小时,能够实现由单相牵引负荷到三相电力系统的平衡变换;在牵引负荷较大时,在满足国标要求的前提下兼顾同相补偿装置的经济性。同时以工程设计案例的形式加以分析,结果表明:单相组合式同相供电技术在充分发挥同相供电自身技术优势的前提下,能够有效减少主变压器的安装容量,随着大功率电力电子元器件产品国产化后质量提升及造价逐年下降,其在提高电气化铁路运能方面的性价比将大幅提升。     

新型贯通同相供电系统建模与运行特性分析

针对既有牵引供电系统所存在的以负序为主的电能质量问题以及不利于高速、重载铁路发展的电分相问题和系统效率利用问题,研究依托大功率电力电子器件的新型贯通同相牵引供电系统拓扑结构,以牵引供电系统、同相补偿装置以及牵引负荷为研究对象,构建新型贯通同相牵引供电系统数学模型,计算系统潮流分布,优化同相补偿装置容量配置。实例分析表明,上述模型能够正确反映新型贯通同相供电系统的运行特性,为新型贯通同相供电系统的工程应用提供了数据支撑。     

基于有源滤波器的单台接线变压器仿真研究

电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功,各供电区段需要用分相绝缘器分断.制约了高速铁路和重载铁路的发展.基于有源滤波器的同相供电系统的关键技术是检测补偿电流的实时性,检测的精度高低与动态响应性能好坏直接影响补偿效果.针对单台接线变压器,分析适合它的谐波和无功实时检测技术,平衡变换装置和有源滤波器的控制方法,基于MATLAB/Simulation建立了仿真模型,对单台接线变压器构成的同相AT牵引系统进行了仿真.     

27.5 kV牵引供电电缆上网及接地方案研究

随着我国铁路客运专线的规模化建设,为提高牵引供电可靠性,满足GIS开关柜的使用需求,在所亭进出线及接触网供电线上网处普遍采用27.5 kV单芯电缆,而其高可靠性直接影响到牵引供电系统整体的可靠性。根据既有客专电缆上网形式及接地保护要求,以及电缆故障原因分析,总结优化了牵引供电电缆接触网引上方案及直供、AT供电形式下的电缆保护方式,并通过对电缆中间头及终端头的分析探讨,提出了沿桥架或格构式钢柱上网等可靠性保证措施,为牵引供电电缆施工及运营检修维护提供借鉴。