哈大电气化铁路牵引供电系统电压损失与电力系统短路容量关系研究.docVIP

哈大电气化铁路牵引供电系统电压损失与电力系统短路容量关系研究 　　[摘要] 简要介绍了哈大线电气化铁路牵引负荷的特点，分析了哈大线牵引供电系统对电力系统以及对电力系统短路容量的要求，并且对牵引系统牵引负荷引起的初步电压不平衡与系统短路容量的关系进行了研究分析，得出的结论是：电力系统的短路容量与牵引网和牵引变压器的电压损失无关、与电压不平衡值成反比关系，同时，电力系统短路容量越大，牵引供电系统电压损失越小。 　　[关键词] 牵引供电系统 电压损失 短路容量 牵引负荷 　　 　　 　　1 概述 　　电气化铁路作为电力系统的特殊的重要负荷，为确保动车组及电力机车的正常运行，要求系统供电具有较高的可靠性。在任何负载情况下，保证足够的牵引网最低电压水平，从而使动车组及电力机车能稳定、正常运行。铁路建设一般分为近期、中长期及远期，一般运行设备通常按???期运输需要进行配置，但牵引变电所布点、接触网支柱及其外部电源供电方案等都要按基础设施考虑，即按远期线路能力一次规划建设到位。因此，无论是牵引供电系统本身，还是电力系统的配套电源，都需要能满足高峰负荷及铁路中长期规划发展的条件。哈大线是我国第一条全套引进德国技术和设备的电气化铁路，全长946.5公里，北起哈尔滨，南到大连，途经长春、四平、沈阳、鞍山等大中城市，并同沈山、沈吉等23条干线衔接，是东北路网运输最繁忙的干线，其自身的特点对供电系统提出很高的要求。 　　2 哈大线牵引负荷的特点 　　2.1 牵引负荷大，可靠性要求高 　　哈大线列车速度高达140~200km/h，其空气阻力随速度呈几何级数增长，列车牵引力主要克服空气阻力运行。对于哈大线的设计时速达200km/h，8辆编组长白山号动车组总装机容量达14000kVA。因此牵引变电所的负荷相当大，对供电可靠性的要求也很高。 　　2.2 高速动车组负载率高，各次谐波含量低 　　目前，哈大线上，有长白山号动车组列车运行，是属于大功率流线型交直交动车组，列车在各种工况下的自然功率因数较高，其值一般在0.95左右；动车组的各次谐波含量均很低。 　　2.3 越区供电能力要求高 　　由于哈大线的重要性和正点要求，牵引供电系统应具备各种异常条件下的应急供电能力。当出现某牵引变电所故障解列的情况下，需通过相邻牵引变电所实行越区供电；对于哈大线而言，此项性能较之传统的普速电气化铁路要求更高。 　　2.4 牵引供电对电压损失要求高 　　为了确保列车的正常运行，要求牵引供电系统中电动车组、电力机车受电弓上的最低电压水平在正常情况下为25kV，在非正常情况下不低于19kV；另外在牵引变电所处应保证电力系统的电压损失不超过系统额定电压的10％。 　　2.5 哈大电气化铁路的牵引供电系统概述 　　哈大铁路电气化改造工程技术标准为复线铁路I级干线。近期旅客列车速度140km/h，设计最高速160 km/h，远期速度200 km/h。货物列车牵引定数5000t，设计运量7000万吨，双车道总长大约950km。哈大线牵引供电系统采用直供+回流供电方式，全线共设计17座牵引变电所，为220KV高压单相主变压供电。采用德国Re200c标准，大约3000km的接触网，SCADA，全线实行运动控制。这7座牵引变电所分别设在：金州、瓦房店、熊岳城、大石桥、立山、沈阳南、沈阳西、虎石台、铁岭、昌图、四平、公主岭、长春北、德惠、扶余、双城堡、王岗。 　　在哈大线沈大区间，长白山号动车组时速按160～200km/h，在牵引变电所供电范围内列车追踪间隔按20分钟紧密、均衡运行，并按牵引变压器短时过负荷2倍考虑；列车采用交直交传动方式，动车组功率因数按0.95，牵引负荷电流按高速动车组考虑。复线直供+回流供电方式的长回路和短回路等效阻抗分别为0.108#61527;/km和0.177#61527;/km；考虑到牵引供电系统的短路故障较频繁、钢轨电位升高和断路器开断能力等因素的影响，牵引变压器阻抗电压一般为12.5％。 　　在牵引变电所的二次侧和一次侧，因牵引负荷通过感性回路功率因数发生偏移，负荷平均功率因数分别降至0.93和0.91。 　　3 牵引供电系统对电力系统的要求 　　电气化铁路牵引供电系统的电压水平受电力系统电压损失、牵引变压器电压损失和牵引网电压损失三方面的制约，牵引供电系统中的最低电压水平为： 　　Umin=29-△UJ-△UT-△US （1） 　　在上式中：△UJ #61630;牵引网的电压损失（kV）； 　　 △UT #61630;牵引变压器的电压损失（kV）； 　　 △US #61630;电力系统的电压损失（kV）； 　　从上述三方面来改善系统供电特性，可有效减少电压损失，保证动车组、电力机车功率和牵引力的正常发挥，对于