電氣化鐵路對電網(wǎng)的影響分析

第31卷第3期青海電力Vol.31 No.32012年9月QINCHAI ELECTRIC POWERSep.，2012電氣化鐵路對電網(wǎng)的影響分析游劍輝(青海省電力公司西寧供電公司,青海西寧810003)商要:文章從電氣化鐵路的負荷性質(zhì)和牽引變電站的工作原理人手,通過(guò)對牽引變電站相關(guān)運行數據介紹,分析了電鐵負荷對電網(wǎng)-、二次設備造成的影響，并對電網(wǎng)安全穩定運行應注意的問(wèn)題進(jìn)行了闡述。關(guān)鍵詞:電氣化鐵路;電網(wǎng); 影響中圖分類(lèi)號: U22;TM727文獻標識碼: A文章編號: 1006 -8198(2012)03 -0021 -03Analysis The Influence of Electrified Railway on Power GridYOU Jian -huiAbstract: Based on load character and traction substation ' s working principle of electrified railway , the paper analy-zes the infuence of electrified railway load on primary and secondary equipments through analyzing relevant operatingdata of traction substations ,as well as discuses the noticed problems for safe and stable operation of power grid.Key Words: eletrified railway; power grid; infuence青藏鐵路青海境內牽引變電站的順利投運，示。標志著(zhù)青藏鐵路青海段進(jìn)入了電氣化時(shí)代。電氣ssS2化鐵路作為重要的一級負荷,在接人電網(wǎng)時(shí)不僅對電網(wǎng)的供電質(zhì)量和可靠性提出了很高的要求，同時(shí)因電鐵負荷的特殊性,對電網(wǎng)的安全穩定運行也帶來(lái)了很多不利的影響。文章根據青海電網(wǎng)電分相田和青藏鐵路青海段的實(shí)際情況，就電氣化鐵路運行對電網(wǎng)造成的影響進(jìn)行了分析,并提出了對策。1青海境內電氣化鐵路的現狀.1 牽引變電站O0R青海境內110kV鐵路牽引變電站通常有兩圖1單線(xiàn)區段單邊供電方式路110kV線(xiàn)路進(jìn)線(xiàn),來(lái)自相鄰兩個(gè)330kV變電1.2 牽引變壓器站或一一個(gè)330 kV變電站的不同母線(xiàn)。站內采用牽引變壓器是牽引變電站中向電力牽引負荷單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式。母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)側及分段處不設供電的大型變壓器,主要功能是降壓、分相并為牽斷路器,由隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行連接。站內- -般裝有2引負荷供電。由于鐵路牽引變壓器為- -級負荷,臺牽引變壓器,變壓器高低壓側均裝有斷路器。牽引變電站中一般設有2臺牽引變壓器。目前，牽引變電站向接觸網(wǎng)供電有單邊供電和雙邊我國牽引變壓器的接線(xiàn)型式主要有以下幾種:單供電2種方式。單線(xiàn)區段單邊供電方式如圖1所作者簡(jiǎn)介:游劍輝( 1973-> ,女,工程師,從事繼電保護工作。收稿日期: 2012-05 -30;修回日期: 2012-06-112:青.海電力第31卷相接線(xiàn)、V/v( x)接線(xiàn)、Scott接線(xiàn)、阻抗匹配平衡變2電鐵負荷對電網(wǎng)造成的影響壓器接線(xiàn)以及三相YNd11接線(xiàn)等。.青海境內牽引變電站中的牽引變壓器主要采由于電鐵負荷具有單相不對稱(chēng)的特點(diǎn),另外在兩個(gè)牽引變電站間設置有電分相,又使負荷具用V/v接線(xiàn)。單相V/v接線(xiàn)用2臺變壓器連接成開(kāi)口三有波動(dòng)劇烈的特點(diǎn)，因此會(huì )產(chǎn)生諧波、負序電流和角形。高壓側分別接人AC相和BC相,低壓側各電壓偏差。同時(shí)，青海境內有部分330 kV變電站取一-端接到27.5kV牽引母線(xiàn)上，另-端接到接因地域和氣候原因存在負荷不平衡或波動(dòng)大的問(wèn)題,給電網(wǎng)的保護裝置也造成了一定的影響。地網(wǎng)和鋼軌。.三相V/v接線(xiàn)將2臺容量相等或不等的單2.1諧波和負序電流對電網(wǎng)設備的影響相變壓器安裝在同-油箱內。二次側4個(gè)端子全電力系統中,諧波分為暫態(tài)諧波和穩態(tài)諧波。部引出在油箱外,根據牽引供電的要求,可以接成暫態(tài)諧波一般是在進(jìn)行設備投切操作和發(fā)生設備故障時(shí)產(chǎn)生的,而穩態(tài)諧波一般是由系統中的非正V或反V。1.3 電力機車(chē)線(xiàn)性負荷產(chǎn)生的。在青海電網(wǎng)中,有很多可以產(chǎn)目前我國電氣化鐵路電力機車(chē)主要有交直型生諧波的非線(xiàn)性負荷,電力機車(chē)就是其中之一。和交直交型2類(lèi)。交直型機車(chē)將25 kV單相交流2.1.1 諧波和負序電流對一-次設備的影響電變成直流電,通過(guò)車(chē)內直流牽引電動(dòng)機牽引車(chē)諧波和負序電流會(huì )使輸電線(xiàn)路、發(fā)電機、電動(dòng)輛。交直交型機車(chē)通過(guò)PWN整流器,將單相交機、變壓器產(chǎn)生附加損耗,溫度升高,振動(dòng)和噪聲流電轉換成直流,然后再把直流逆變成三相交流增加，可能造成電容器、電纜等設備過(guò)熱、絕緣老電供車(chē)內三相異步牽引電動(dòng)機使用。電力機車(chē)的化壽命縮短。型號及參數見(jiàn)表1。由于電鐵負荷是單相負荷,當三相電力系統表1 電力機車(chē)的型號及參數向其供電時(shí),它將向電力系統注人負序電流。負型號軸功率最高運行速生產(chǎn)廠(chǎng)商序電流可引起電動(dòng)機損耗增加及發(fā)熱。電鐵負荷數/kW度/(km.h-')對于三相電力系統是嚴重的不對稱(chēng)負荷，三相電HXp1 8 9600120HXp1B 6 9600株洲電力機車(chē)廠(chǎng)力變壓器中一相可能已滿(mǎn)載而另外兩相或- -相卻HXp1C 6 7200株洲電力機車(chē)廠(chǎng)(0XXX)輕載運行。在部分負荷比較高的變電站,可能會(huì )在青海段運行的是HX,系列交直交電力機造成變壓器局部過(guò)熱,影響變壓器壽命。負序電車(chē),其工作原理如圖2所示。流也會(huì )造成輸電線(xiàn)路損耗的增加。交流25 kV接觸網(wǎng)2.1.2諧波和負序電流對二次設備的影響電弓諧波和負序電流會(huì )影響繼電保護裝置的采樣直德和動(dòng)作值。繼電保護裝置主要有反應電氣量變化1交流電機|三車(chē)載變壓器逆變器的保護和縱聯(lián)保護。單側電氣量包括電流、電壓、輔助回路阻抗相位、負序和零序分量等。由于注人系統的諧波和負序電流的影響,可能造成基波與諧波的鋼軌O0疊加，從而影響電流和電壓的整定值。對于負序圖2交直交型電力機車(chē)工作原理圖和零序保護，由于電網(wǎng)帶正常負荷時(shí)負序和零序交直交結構由網(wǎng)側單相四象限整流器、中間直分量很小,一般整定值也很小，但由于電鐵負荷的流環(huán)節和三相逆變器構成。和諧HX。交直交型電影響,可能造成保護裝置誤啟動(dòng)或出口?？v聯(lián)保力機車(chē)與韶山系列交直型機車(chē)相比,機車(chē)的電流諧護通過(guò)比較兩側的電氣量在正常運行和故障時(shí)的波含量較小,功率因數較高。交直型機車(chē)諧波主要差值來(lái)分析和判斷系統設備是否出現故障。由于是3.5、7次諧波,其中3次諧波含量最大。使用光纖,精度很高,所以一般整定值會(huì )很小，保護的靈敏度很高,因此對諧波的敏感性也很高,容第3期游劍輝:電氣化鐵路對電網(wǎng)的影響分析23易受到干擾。的絕緣材料老化,斷路器開(kāi)斷工況變差等諸多不2.2電網(wǎng)安全 穩定運行應注意的問(wèn)題良后果,從而給電網(wǎng)的安全穩定運行帶來(lái)影響。電鐵負荷投運后,將對電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生一因此應采取相應措施,將相關(guān)影響降到最低。定的影響，嚴重時(shí)還將對電網(wǎng)安全運行構成潛在3結論的威脅。國內相關(guān)測試數據表明，可能使110 kV母線(xiàn)電壓總畸變率達到2%左右，還可能使電壓電氣化鐵路牽引負荷屬于電力系統中較大的波形產(chǎn)生嚴重畸變,致使保護誤發(fā)信號。因此，電非線(xiàn)性負荷,它們在吸收基波功率的同時(shí),也產(chǎn)生鐵負荷投運后,應加強對電能質(zhì)量的測試，以便了了大量的諧波,不僅會(huì )對電網(wǎng)電能質(zhì)量造成很大解和掌握本系統電能質(zhì)量狀況,才能更加有針對的影響,也會(huì )給電力系統-、二次設備和交直流電性的采取治理措施。在電鐵負荷投運后,應認真網(wǎng)的安全穩定運行帶來(lái)很大的影響。因此，電網(wǎng)分析核對原有繼電保護定值是否合適,不合適的企業(yè)應加強對電能質(zhì)量的測試及分析工作，并采應做適當修改和調整,確保繼電保護和安全自動(dòng)取相應的治理措施,將牽引負荷帶來(lái)的影響降到裝置的正確運行。最低,在保證牽引負荷正常運行的同時(shí),也應保證電鐵負荷投運后,不僅會(huì )對二次裝置產(chǎn)生影電網(wǎng)其它負荷的安全穩定運行。響，同時(shí)會(huì )使變電站系統中的設備和元件產(chǎn)生附參考文獻:加的諧波損耗,引起變壓器局部過(guò)熱、電力電纜及[1}于坤山。電氣化鐵路供電與電能質(zhì)量[M].北京:中電動(dòng)機等設備發(fā)熱,電容器損壞,并可能造成設備國電力出版社,2011.torercrcrccrerocrecrcrcrcrcrcorcrercrcrcrcrercrcrcrcrcrcrcrcscrcrcrcrarccrcrorcre簡(jiǎn)訊青海電網(wǎng)內第一條標準化輸電線(xiàn)路順利建成9月19日,隨著(zhù)青海海東供電公司對110千伏曹臨I回標準化整治項目評定工作的完成,標志著(zhù)青海電網(wǎng)內第-條標準化輸電線(xiàn)路順利建成。標準化線(xiàn)路的建成將進(jìn)一步降低員 工塔上作業(yè)的安全風(fēng)險,提高設備健康運行水平。110千伏曹臨I回位于青海平安縣，由330千伏曹家堡變電站配出至110千石家營(yíng)變電站,全線(xiàn)共有單回路39基、雙回路19基,于今年7月份投運。在線(xiàn)路建設過(guò)程中,海東供電公司開(kāi)展標準化設備管理工作,建立線(xiàn)路的標準化桿塔標識,對58基鐵塔進(jìn)行了全塔噴刷色標,配合安全作業(yè)標識,減低T.作人員誤登桿塔的幾率,保證了工作人員的現場(chǎng)安全;安裝防撞警示柱672根,電力設施保護宣傳10個(gè),明確了線(xiàn)路桿塔本體的保護范圍，起到防撞作用,提高了線(xiàn)路的安全運行水平。該公司還對桿塔防沉臺進(jìn)行了加高、平整,減少線(xiàn)路桿塔基礎積水、水洞的發(fā)生。110千伏曹臨I回標準化線(xiàn)路建設的完成，海東電網(wǎng)標準化線(xiàn)路的建設奠定了基礎，海東供電公司將完善設備責任承包管理辦法,確保設備管理責任到位,通過(guò)定期開(kāi)展設備評級,查找設備存在的問(wèn)題,提高設備健康水平。今年,海東供電公司結合“安全年”活動(dòng),依據海東電網(wǎng)的運行環(huán)境狀況和班組建設的實(shí)際情況,扎實(shí)開(kāi)展輸電專(zhuān)業(yè)“五標”管理工作(即:標準化基礎管理、標準化設備管理、標準化通道和保護區間管理、標準化技術(shù)防范體系管理、標準化管理責任體系建設)。該公司從基礎管理、設備管理、通道管理、技防管理和責任管理五個(gè)方面進(jìn)行標準量化,制訂、修改各項管理制度和規程,實(shí)施標準化作業(yè)指導書(shū)(卡),規范員工的工作行為和作業(yè)流程,推進(jìn)班組建設和管理;對線(xiàn)路進(jìn)行標準化桿塔標識整治,完善設備責任承包辦法和定期設備評級,查找設備存在的問(wèn)題,提高設備健康水平。同時(shí),建立通道管理責任體系,完善“一患一卡”動(dòng)態(tài)管理臺帳,對缺陷和隱患做到動(dòng)態(tài)掌控。針對設備運行狀況，制定出“八防一掛”的技術(shù)防范體系，定期開(kāi)展運行分析例會(huì ),月月推出T作重點(diǎn),用數據分析指導工作的開(kāi)展;進(jìn)--步深化*四定-包"責任體系建設,確保巡視到位率和工作質(zhì)量,從而實(shí)現防范體系健全、管理措施到位、安全生產(chǎn)可控、基礎設施完善、線(xiàn)路設備優(yōu)良,全面提升標準化管理水平。