高速铁路全电缆电力贯通线的电容电流及其容性无功补偿分析

在高速铁路电力供配电系统中,采用全电缆贯通线方案供电系统可靠性得以大幅提高的同时,电容电流过大会带来末端电压超标、容性无功增加、系统效率降低、操作过电压、单相接地故障下的电弧过电压等一系列问题。文章针对高速铁路电力贯通线的常见配置,在正常运行和单项接地故障情况下,对电缆线路电容电流分布及其参数水平予以分析。并通过对单芯电缆和三芯电缆方案的电容电流水平差异进行理论分析和比较,得出全线路单芯电缆敷设方案在可靠性上具备明显优势的结论。并提出了在工程设计中的电抗器补偿容量计算、补偿后电容电流的校验以及供配电系统中性点接地方式选择的建议。     

津秦客运专线电缆贯通线电容电流补偿效果分析与测试

津秦客运专线10 kV供配电系统采用全电缆电力贯通线路,电缆线路中的电容电流会使贯通线末端电压升高并产生过量容性无功,通过分析、仿真和测试,对津秦客运专线的电容电流补偿方案进行验证,全电缆供配电系统系统中性点采用经过小电阻接地方式,采用沿线设置固定电抗器补偿和变、配电所内分组投切电抗器补偿相结合的容性电流补偿方法,再加上有载调压器的配合,可使供电电压水平和功率因数达到设计要求,获得良好供电指标。     

基于柱上开关式电分相的接触网异相短路研究

针对基于柱上开关式电分相的接触网异相短路的不同故障过程进行理论分析、数学建模及机理探讨,使用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,得到了AT侧与DN侧牵引电压、接触线相间电压、短路电流、谐波含量等电气指标;仿真结果表明AT牵引供电系统与DN牵引供电系统之间发生异相短路时,AT侧与DN侧牵引电压及供电臂相间电压均会降低,其中供电臂相间电压降落最大,同时短路电流中谐波含量较高,为异相短路专属保护整定计算提供参考。     

地铁列车牵引系统短路故障仿真研究

为研究地铁列车牵引系统短路故障对线路安全性能的影响,推导了地铁列车在牵引线路中发生短路故障的详细数学模型。结合某地铁实际参数,利用MATLAB建模,完成对地铁列车滤波电抗器和牵引逆变器处的短路仿真分析,揭示了发生短路故障位置对短路电流及其变化率的影响规律,也为地铁公司供电系统安全评估提供数据参考。     

直流牵引供电系统短路试验分析

直流牵引供电系统的短路试验是验证直流牵引供电系统各设备在系统现场短路时动作的正确性和可靠性的重要环节。以武汉轨道交通4号线二期工程现场直流牵引供电系统短路试验为例,介绍短路试验的前提条件、试验程序和试验方法。试验前,人为设定一个短路点,检查断路器等保护元器件是否正常,连接好数据采集系统以采集短路时的电流、电压等波形,用Matlab软件搭建短路时的电路模型,对预期短路电流进行仿真计算;试验后,对短路试验的实际数据与仿真数据进行分析,得出开关保护动作正常可靠,并计算出实际的分断电流大小为8.15 k A,为直流牵引供电系统短路试验的进一步研究提供参考。     

高速列车接地系统对车体电流及过电压分布的影响分析

高速列车独特的轮轨耦合移动接地系统在其行车安全方面起到关键作用,不合理的接地设置无法有效降低车体暂态过电压幅值,会造成设备绝缘击穿,同时,窜入车体的环流会恶化车载设备、轴承的电磁环境,车载设备与人员安全也需要得到充分保障。因此,对高速列车的移动接地系统性能研究,需要兼顾接地电流与车体过电压两项重要指标进行优化改进,服务于提升动车组长期的服役性能。以吸上线区间和电分相区间的“车-所-网”供电和回流系统为例,对动车组车载设备进行参数测量,对“车-所-网”供电系统进行等值计算。基于车载关键设备的实测阻抗参数,构建“车-轨-网”牵引供电系统的等效电路模型,研究车载牵引供电系统高压侧操作过电压特性以及车体过电压的传播规律,解析列车接地系统对车轨环流及车体过电压分布的影响机制,并结合接地回流及车体过电压两方面指标,对比不同接地阻抗参数及布局方式对车体过电压与车轨环流的影响规律。最终,获得一套基于调整电阻、电感以及接地方式的平衡了电压与电流的优化方案。     

上海轨道交通供电系统电力谐波的分析和治理

对上海轨道交通已运行线路供电系统电力谐波产生的原因、构成、危害及抑制措施进行了分析和探讨.并在对电力谐波治理相关厂家及方案进行广泛调研的基础上,提出了通过在降压变电所400 V两段母线上装设滤波装置进行滤波,以减少高次谐波的量值;通过无功补偿提高功率因数,提高轨道交通供电系统的电力质量;对无功补偿的容量、电容器及电抗器的数值等参数进行选择和计算等.上海轨道交通供电系统电力谐波治理的工程应用方案--串接电抗器无功补偿与有源滤波器并联系统已在上海轨道交通新建线路上推广使用,并准备应用于对上海已运行轨道交通线路的相应改造.     

电缆线路并联补偿电抗器合分闸暂态研究

针对目前客运专线电力供电系统采用全电缆供电线路,并设置固定并联补偿电抗器抑制电容效应的设计方案,利用ATP-EMTP电磁暂态仿真计算程序建立模型,对合分闸并联电抗器的暂态进行研究,计算投切电抗器产生的合闸涌流和操作过电压,提出相应解决方案。     

地铁交流供电系统无功平衡策略研究——以广州地铁18号线为例

为实现地铁交流供电系统无功平衡,以广州地铁18号线为例根据线路拓扑结构,分析造成无功过剩的原因,计算该线路供电系统的无功水平,考虑线路中无功补偿装置的补偿容量和补偿方式等因素,提出基于枚举法和粒子群算法的供电系统无功补偿方法,给出无功补偿策略。结合地铁18号线的线路数据进行仿真,结果表明,通过以上方法提出的无功补偿策略可使供电系统无功得到较好的平衡。     

地铁主变电所电抗器操作过电压问题分析及解决方案

在成都地铁1号线主变电所无功补偿工程中,当真空断路器切电抗器时有爆鸣声响和弧光的现象.分析了产生过电压的原因,比较了不同过电压保护装置的优缺点.工程实践证明,采用阻容吸收器进行过电压抑制效果良好.目前,在成都地铁线中,主变电所需要切电抗器均优先采用阻容吸收器.     

牵引变电所过电压问题研究

研究目的:过电压是造成电网绝缘损坏的主要原因,也是选择电气设备绝缘强度的决定性因素。如何防护过电压对变电所设备造成的影响非常重要。研究方法:本文首先对电气化铁道牵引变电所的过电压问题进行了总结和分类,并对各种过电压的防护进行了详细的分析说明;作为重点,结合算例对操作过电压的计算公式进行了详尽的推导和说明。研究结论:过电压问题是关系到电器设备安全的重要问题,牵引变电所的过电压问题同电力系统变电所的过电压问题基本相同,但是,由于牵引变压器接线方式、负荷特点、运行条件等与电力系统差别很大,在具体应用中应区别对待。     

铁路贯通/自闭线单相接地故障段定位方法

研究目的:据大量的运行故障统计表明,中性点不接地系统发生单相接地故障约占系统总故障率的80％以上,本方法为了迅速定位并隔离故障区段,提高铁路贯通、自闭线的供电可靠性。研究方法:本文分析了线路发生单相接地故障时,零序电流的分布情况,基于改进的统一矩阵算法,提出一种针对铁路10 kV贯通、自闭线的故障段定位方案并加以验证。研究结果:该方案提出一种由FTU、STU和终端监控设备三个层次构成的分布式测控系统,舍去以往在电站检测零序电压、比较各出线零序电流等做法,仅使用各分段开关处的零序电流一个电量信息,根据各区段零序电流的相位和大小定位故障区段。研究结论:经过在实验室条件下的验证,该系统能在10秒内准确定位并隔离单相接地故障区段,同时也可以为故障的查找和排除提供可靠的依据。     

宜万线牵引变电所无功补偿方案研究

研究目的:我国铁路既有线的很多地方都存在电能质量不高的问题。成因之一就是电网容量较小,负荷中铁路比重过大。因此,改善电气化铁路的电能质量当前亟等解决的问题。研究方法:针对我国宜万线的情况,通过分析我国牵引变电所在无功补偿和谐波治理方面采取的各种方案,得出了适合宜万线的牵引变电所无功补偿方案。研究结果:宜万线牵引变电所采用可控补偿电抗器方案虽然能自动跟踪系统进行无功补偿,且设备简单、可靠,但存在产生谐波电流、噪音较大、损耗大的缺点。采用晶闸管投切电容器(TSC)方案,变电所需投资180万元。若采用固定滤波器(FC) 晶闸管调节电抗器(TCR)方案,牵引变电所需投资195万元。研究结论:TSC方案只能提供分级的容性无功率,其分组越多,滤波效果越差。而TCR FC型的SVC方案是一种比较切实可行的宜万线牵引变电所无功补偿方案。     

轨道交通供电系统功率因数分析及补偿方案研究

研究目的:近年来我国轨道交通建设事业迅猛发展,但功率因数问题一直是困扰轨道交通供电系统的重要问题,常常导致电力部门的高额罚款。为提高功率因数,需对无功补偿方案进行研究。在分析国内城市轨道交通供电系统无功补偿现状的基础上,通过对整个供电系统综合功率因数的分析计算,研究几种无功补偿方案,并最终确定一种新的综合无功补偿方案。研究结论:城市轨道交通线路的无功补偿方案应根据自身供电系统的实际情况,并通过综合功率因数分析计算或实测分析,来综合考虑采用高压、低压侧相结合的无功补偿方案;在条件允许时,建议采用主所设SVG+各车站变电所0.4 kV侧设APF的综合补偿方案。     

电气化铁道感性容性无功不对称补偿方法研究

提出了由有源无功补偿结合固定并联滤波器应用于感性容性无功不对称的电气化铁道的方法,该方法既具有双向连续调节又具有节省投入无功发生器容量的优势。该补偿器结合PWM技术电流直接控制方法来控制逆变器的无功输入与输出,实时调节牵引变压器二次母线电压,克服了传统晶闸管控制电抗器的谐波问题,逆变器的工作容量仅为补偿容量的25％。最后通过仿真加以证明其可行性和有效性,并进行了经济比较分析。     

基于PWM整流器无功调节技术的新型光伏模拟器

介绍了一种采用三相电压型PWM整流技术的光伏电池阵列模拟器。通常PWM整流器工作于单位功率因数,因而电网电压限制了直流电压的输出范围。文章通过电网提供无功电流,实现模拟器低压区间的输出,详细分析了无功电流的取值范围,提出了最佳的无功电流选取方法。实验采用一台输出端连接三相电阻的变流器,dSPACE软件控制该变流器实现逆变,以模拟直流可调负载,通过改变负载的功率使模拟器工作在I-V曲线的不同位置,并用ControlDesk监测到了模拟器在不同光照强度下的I-V和P-V特性曲线。实验证明了该模拟器能够输出不同光照强度下的I-V曲线,且具有较宽电压输出范围。     

特高压输电线路工频过电压抑制的研究简

主要研究了晋东南到荆门的特高压输电线路过电压水平的改善措施。在ATP仿真基础上对单回运行方式下单相接地甩负荷过电压和无故障甩负荷过电压进行了分析,在此基础上提出限制工频过电压的措施。通过EMTP仿真,比较了不同无功补偿点限制工频过电压措施的优缺点,提出了最优限制工频过电压的方案。结果表明,全线路各段选用不同补偿方法的运行方式对过电压抑制起到一定的作用。     

郑西客运专线全电缆贯通线路的研究与设计

研究目的:郑西客运专线是设计时速高达350 km的高标准客运专线之一.10 kV电力贯通线路如采用全电缆方案,在大大提高供电可靠性的同时,增大了电缆线路对地电容电流和相间电容电流等技术难题.通过研究与分析,提出解决方案.研究结论:针对全电缆方案引起线路对地电容电流和相间电容电流增大的技术难题,经研究提出在沿线适当位置设置三相补偿电抗器,同时系统接地采用中性点经小电阻接地方式,可使全电缆线路电容电流得到适当补偿,达到安全运行的目的.     

铁路贯通线融冰特性试验研究

研究目的:铁路10 kV贯通线因采用架空线与电缆混接方式,且其导线截面远小于电力系统110 kV及以上输电线路,因此,必须对其融冰特性试验研究,为10 kV贯通线融冰方案的实施提供基础数据。研究结论:本文在实验室模拟的现场环境中,选取了LGJ-35、LGJ-50和LGJ-70三种规格的钢芯铝绞线和相同截面积的10 kV交联电缆,进行了贯通线融冰试验研究,分析了融冰电流对贯通线电缆的承受能力、融冰时间和脱冰方式的影响,得出了如下结论:10 kV贯通线的最佳融冰电流范围为:LGJ-35,175～195 A;LGJ-50,210 A～240 A;LGJ-70,265～305 A。最佳融冰时间为1～2 h。