电气化铁路对电网的影响分析

第31卷第3期青海电力Vol 31 No. 32012年9月QINGHAI ELECTRIC POWERsep.,2012电气化铁路对电网的影响分析游剑辉(青海省电力公司西宁供电公司,青海西宁810003)摘要:文章从电气化铁路的负荷性质和牵引变电站的工作原理人手,通过对牵引变电站相关运行数据介绍,分析了电铁负荷对电网一、二次设备造成的影响,并对电网安全稳定运行应注意的问题进行了阐述。关键词:电气化铁路;电网;影响中图分类号:U2;TM727文献标识码:A文章编号: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 analzes the influence of electrified rail way load on primary and secondary equipments through analyzing relevant operatingdata of traction substations, as well as discusses the noticed problems for safe and stable operation of power gridKey Words: electrified railway; power grid; influence青藏铁路青海境内牵引变电站的顺利投运,示。标志着青藏铁路青海段进入了电气化时代。电气化铁路作为重要的一级负荷,在接入电网时不仅对电网的供电质量和可靠性提出了很高的要求,同时因电铁负荷的特殊性,对电网的安全稳定运行也带来了很多不利的影响。文章根据青海电网电分相和青藏铁路青海段的实际情况,就电气化铁路运行对电网造成的影响进行了分析,并提出了对策。1青海境内电气化铁路的现状1.1牵引变电站青海境内110kV铁路牵引变电站通常有两路110kV线路进线,来自相邻两个330kV变电图1单线区段单边供电方式2牵引变压器站或一个330kV变电站的不同母线。站内采用单母线分段接线方式。母线进线侧及分段处不设牵引变压器是牵引变电站中向电力牵引负荷断路器,由隔离开关进行连接。站内一般装有2供电的大型变压器,主要功能是降压、分相并为牵台牵引变压器,变压器高低压侧均装有断路器。引负荷供电。由于铁路牵引变压器为一级负荷,牵引变电站向接触网供电有单边供电和双边牵引变电站中一般设有2台牵引变压器。目前,我国牵引变压器的接线型式主要有以下几种:单供电2种方式。单线区段单边供电方式如图1所作者简介:游剑辉(1973-),女,T程师,从事继电保护工作。中国煤化工收稿日期:2012-05-30;修回日期:2012-06-11CNMHG22青海电力第31卷相接线v/v(x)接线、Scot接线阻抗匹配平衡变2电铁负荷对电网造成的影响压器接线以及三相 YNdlI接线等。青海境内牵引变电站中的牵引变压器主要采由于电铁负荷具有单相不对称的特点,另外用v/v接线。在两个牵引变电站间设置有电分相,又使负荷具单相V/v接线用2台变压器连接成开口三有波动剧烈的特点,因此会产生谐波、负序电流和角形。高压侧分别接入AC相和BC相低压侧各电压偏差。同时青海境内有部分330V变电站取一端接到2,5牵引母线上,另一端接到接因地域和气候原因存在负荷不平衡或波动大的间地网和钢轨。题,给电网的保护装置也造成了一定的影响三相v/v接线将2台容量相等或不等的单21谐波和负序电流对电网设备的影响相变压器安装在同一油箱内。二次侧4个端子全电力系统中,谐波分为暂态谐波和稳态谐波。部引出在油箱外,根据牵引供电的要求可以接成暂态谐波一般是在进行设备投切操作和发生设备正V或反V。故障时产生的,而稳态谐波一般是由系统中的非1.3电力机车线性负荷产生的。在青海电网中,有很多可以产目前我国电气化铁路电力机车主要有交直型生谐波的非线性负荷,电力机车就是其中之和交直交型2类。交直型机车将25kV单相交流21.1谐波和负序电流对一次设备的影响电变成直流电,通过车内直流牵引电动机牵引车谐波和负序电流会使输电线路、发电机、电动辆。交直交型机车通过PWN整流器,将单相交机、变压器产生附加损耗温度升高,振动和噪声流电转换成直流然后再把直流逆变成三相交流增加,可能造成电容器、电缆等设备过热绝缘老电供车内三相异步牵引电动机使用。电力机车的化寿命缩短。型号及参数见表1由于电铁负荷是单相负荷,当三相电力系统表1电力机车的型号及参数向其供电时,它将向电力系统注入负序电流。负型号轴功率最高运行速序电流可引起电动机损耗增加及发热。电铁负荷数/kW度/(km·h-1)生产厂商对于三相电力系统是严重的不对称负荷,三相电HXDI 8 600120株洲电力机车厂HXDIB 69 600株洲电力机车厂力变压器中一相可能已满载而另外两相或一相却HXnIC 6 7200株洲电力机车厂(0XXX)轻载运行。在部分负荷比较高的变电站,可能会在青海段运行的是HXb系列交直交电力机造成变压器局部过热,影响变压器寿命。负序电车,其工作原理如图2所示。流也会造成输电线路损耗的增加交流25kV接触网2.1.2谐波和负序电流对二次设备的影响受电弓谐波和负序电流会影响继电保护装置的采样和动作值。继电保护装置主要有反应电气量变化车载变压器整流器的保护和纵联保护。单侧电气量包括电流、电压、辅助回路阻抗、相位、负序和零序分量等。由于注入系统的谐波和负序电流的影响,可能造成基波与谐波的叠加,从而影响电流和电压的整定值。对于负序图2交直交型电力机车工作原理图和零序保护,由于电网带正常负荷时负序和零序交直交结构由网侧单相四象限整流器、中间直分量很小,一般整定值也很小,但由于电铁负荷的流环节和三相逆变器构成。和谐HXD交直交型电影响可能造成保护装置误启动或出口。纵联保力机车与韶山系列交直型机车相比,机车的电流谐护通过比较两侧的电气量在正常运行和故障时的波含量较小,功率因数较高。交直型机车谐波主要差值来分析和中国煤化工障。由于是35、7次谐波,其中3次谐波含量最大。使用光纤,精CNMHG会很小,保护的灵敏度很高,因此对谐汲的敏感性也很高,容第3期游剑辉:电气化铁路对电网的影响分析易受到干扰。的绝缘材料老化,断路器开断工况变差等诸多不22电网安全稳定运行应注意的问题良后果,从而给电网的安全稳定运行带来影响。电铁负荷投运后,将对电网电能质量产生一因此应采取相应措施,将相关影响降到最低。定的影响严重时还将对电网安全运行构成潜在3结论的威胁。国内相关测试数据表明,可能使110kv母线电压总畸变率达到2%左右,还可能使电压电气化铁路牵引负荷属于电力系统中较大的波形产生严重畸变,致使保护误发信号。因此,电非线性负荷,它们在吸收基波功率的同时,也产生铁负荷投运后,应加强对电能质量的测试,以便了了大量的谐波,不仅会对电网电能质量造成很大解和掌握本系统电能质量状况,才能更加有针对的影响,也会给电力系统一、二次设备和交直流电性的采取治理措施。在电铁负荷投运后,应认真网的安全稳定运行带来很大的影响。因此,电网分析核对原有继电保护定值是否合适,不合适的企业应加强对电能质量的测试及分析工作,并采应做适当修改和调整,确保继电保护和安全自动取相应的治理措施,将牵引负荷带来的影响降到装置的正确运行。最低,在保证牵引负荷正常运行的同时,也应保证电铁负荷投运后,不仅会对二次装置产生影电网其它负荷的安全稳定运行。响,同时会使变电站系统中的设备和元件产生附参考文献:加的谐波损耗,引起变压器局部过热、电力电缆及(1〕于坤山.电气化铁路供电与电能质量[M].北京:中电动机等设备发热,电容器损坏,并可能造成设备国电力出版社,2011Sereesescssteceeeetc///eescrc、0简讯青海电网内第一条标准化输电线路顺利建成9月19日,随着青海海东供电公司对110千伏曹临I回标准化整治项目评定工作的完成标志着青海电网内第一条标准化输电线路顺利建成。标准化线路的建成将进一步降低员工塔上作业的安全风险,提高设备健康运行水平110千伏曹临Ⅰ回位于青海平安县,由330千伏曹家堡变电站配出至110千石家营变电站,全线共有单回路39基、双回路19基,于今年7月份投运。在线路建设过程中海东供电公司开展标准化设备管理工作,建立线路的标准化杆塔标识,对58基铁塔进行了全塔喷刷色标,配合安全作业标识,减低工作人员误登杆塔的几率,保证了工作人员的现场安全;安装防撞警示柱672根,电力设施保护宣传⑩0个,明确了线路杆塔本体的保护范围,起到防撞作用,提高了线路的安全运行水平。该公司还对杆塔防沉台进行了加高、平整,减少线路杆塔基础积水、水洞的发生。110千伏曹临I回标准化线路建设的完成海东电网标准化线路的建设奠定了基础,海东供电公司将完善设备责任承包管理办法,确保设备管理责任到位,通过定期开展设备评级,查找设备存在的问题,提高设备健康水平。今年,海东供电公司结合“安全年”活动依据海东电网的运行环境状况和班组建设的实际情况,扎实开展输电专业“五标”管理工作(即:标准化基础管理、标准化设备管理、标准化通道和保护区间管理标准化技术防范体系管理、标准化管理责任体系建设)。该公司从基础管理、设备管理、通道管理、技防管理和责任管理五个方面进行标准量化,制订、修改各项管理制度和规程,实施标准化作业指导书(卡),规范员T的工作行为和作业流程,推进班组建设和管理;对线路进行标准化杆塔标识整治,完善设备责任承包办法和定期设备评级,查找设备存在的问题,提高设备健康水平。同时,建立通道管理责任体系,完善“一患一卡”动态管理台帐,对缺陷和隐患做到动态掌控。针对设备运行状况,制定出“八防一挂”的技术防范体系,定期开展运行分析例会,月月推出T作重点,用数据分析指导丁作的开展;进一步深化“四定包”责任体系建设,确保巡视到位率和工作质量,从而实现防范体系健全、管理中国煤化工出设施完善、线路设备优良,全面提升标准化管理水平。CNMHG