同相供電系統(tǒng)

1、電氣化鐵路同相供電系統(tǒng)1現(xiàn)有鐵路供電系統(tǒng)面臨的主要問題：電能質(zhì)量問題1、電能質(zhì)量問題電力系統(tǒng)以及其他用戶對電能質(zhì)量的不斷重視，對鐵路的電能質(zhì)量考核指標(biāo)將更加嚴(yán)格，這是不可避免的趨勢。電能質(zhì)量作為電能這種商品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，必然從能滿足一般需要的初級階段走向更高質(zhì)量的高級階段，鐵路要實現(xiàn)與其他部門的和諧發(fā)展，必須順應(yīng)這個歷史潮流。鐵路電能質(zhì)量面臨的主要問題在于： 負(fù)序 無功 諧波2現(xiàn)有鐵路供電系統(tǒng)面臨的主要問題：電能質(zhì)量問題早期電氣化鐵路：無功、諧波 主要采用交直傳動方式，功率因數(shù)低，諧波含量大，因此諧波和無功是其主要問題現(xiàn)有電氣化鐵路：無功、諧波、負(fù)序 隨著高速鐵路功率的不斷增加，負(fù)序問題，日益突

2、出，線路出現(xiàn)交直、交直交混跑的模式，三大電能質(zhì)量問題同時出現(xiàn)。未來電氣化鐵路：負(fù)序 未來電氣化鐵路將采用交直交車，無功、諧波問題在車本身上基本得到解決，取而代之的是日益突出的負(fù)序問題，特別是重載和高速、特高速的負(fù)序問題 3現(xiàn)有鐵路供電系統(tǒng)面臨的主要問題：過分相問題2、過分相問題列車速度和牽引力損失問題 分相段的存在帶來的結(jié)果是使得機車受流不連續(xù)，造成相當(dāng)大的列車速度和牽引力損失問題，電氣化鐵路若要達(dá)到300km/h以上，分相問題將是整個鐵路供電系統(tǒng)的瓶頸。在400km/h以上的高速系統(tǒng)中，過分相的存在使得這個速度幾乎不可能實現(xiàn)。過分相的可靠性問題 在高速鐵路中，過分相過程的過渡過程復(fù)雜，使得過

3、分相可靠性較差，接觸網(wǎng)必然容易損壞；自動過分相裝置需要頻繁動作，隨著機車功率的不斷加大，自動裝置難以勝任，而且自動過分相裝置本身的可靠性也不高。4小結(jié)以負(fù)序、無功、諧波為代表的電能質(zhì)量問題是鐵路外部對鐵路的要求；解決過分相問題則是我國發(fā)展高速、特高速、重載鐵路本身所必須面臨的自身問題，是鐵路發(fā)展的內(nèi)部要求；提出能滿足鐵路外部與內(nèi)部的雙重要求的供電結(jié)構(gòu)是我國鐵路的現(xiàn)實需要，同相供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的提出成為了同時解決以上問題的完美答案。5牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式電氣化鐵路牽引負(fù)荷的特點 電氣化鐵路牽引負(fù)荷的特點 獨立結(jié)構(gòu)同相結(jié)構(gòu)分相結(jié)構(gòu)6牽引供電的“溫飽”模式：分相結(jié)構(gòu)7牽引供電的“溫飽”模式：分相結(jié)構(gòu)特

4、點： 采用換相連接，一定程度上減小了單相牽引負(fù)荷引起的負(fù)序問題； 輔之一定的無功諧波補償設(shè)備、過分相設(shè)備，在中國鐵路發(fā)展的初級階段較好地滿足了鐵路的需求；缺點： 隨著高速鐵路自身的發(fā)展，電力系統(tǒng)對鐵路供電的電能質(zhì)量要求的不斷提高，這種結(jié)構(gòu)固有的缺陷逐漸顯現(xiàn)負(fù)序問題和過分相問題。8牽引供電的“小康”模式：同相供電結(jié)構(gòu)9牽引供電的“小康”模式：同相供電結(jié)構(gòu)這種模式的主要特點：1、采用同相供電裝置的變換功能，將原有牽引變電所的兩相合并為一相，解決了變電所出口的分相問題，至少將全線的分相的個數(shù)減小一半，可大大提高運行的速度。2、全線可以實現(xiàn)同相，分區(qū)所兩邊的相位也可實現(xiàn)同相，過分相過程可大大減化。在一

5、定技術(shù)條件下甚至可以實現(xiàn)完全的貫通供電。10牽引供電的“小康”模式：同相供電結(jié)構(gòu)3、采用平衡變壓器，采用同相供電裝置實現(xiàn)有功傳遞，使得兩供電臂的輸出功率完全相等，功率因數(shù)相同，在電力系統(tǒng)看來，牽引負(fù)荷就完全對稱，使得日益突出的負(fù)序問題得到徹底解決；4、同相供電裝置可兼做無功諧波補償，不需要加其他設(shè)備就可以實現(xiàn)無功、諧波、負(fù)序的完美治理；5、同相供電裝置具有提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定的作用，實現(xiàn)牽引網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，增加供電臂的供電距離，從而減少變電所數(shù)量。11牽引供電的“和諧”模式：獨立供電結(jié)構(gòu)12同相供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖13同相供電系統(tǒng)的功率流向示意圖14同相供電系統(tǒng)牽引變壓器 采用平衡變壓器，

6、利用變壓器本身的平衡功能，使得當(dāng)牽引變壓器兩供電臂負(fù)荷相同，功率因數(shù)相同時，負(fù)序得到完全補償； 可供選擇的變壓器接線形式包括： YNvd(Roof-Delta) Scott 延邊三角平衡變壓器 本課題針對適合同相供電系統(tǒng)的牽引變壓器接線進行研究，推薦YNvd接線牽引變壓器15同相供電系統(tǒng)的各模塊功能及技術(shù)問題YNvd的主要優(yōu)點：一次側(cè)中性點可直接接地，當(dāng)高速鐵路接入220kV電壓等級時是必須的，適合于AT供電方式；具有較好的平衡性能；二次側(cè)輸出回路無電氣聯(lián)系；具有三角繞組，可為勵磁電流三次諧波提供回路；所用電可以從三角繞組取電，無需額外變壓器；在既有線上實施示范工程可選擇Scott接線牽引變壓器16關(guān)于各單位之間的分工 株洲、許繼 SVG1、SVG2的主電路制造 （包括對應(yīng)的隔離開關(guān)、降壓變壓、測量用的互感器、支撐電容） SVG1、SVG2相關(guān)的冷卻系統(tǒng)； SVG1、SVG2主電路的保護測量系統(tǒng)； SVG