《高速鐵路同相供電》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高速鐵路同相供電（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,高速鐵路同相供電,西南交通大學電氣工程學院,高速鐵路負荷特性,（一）牽引負荷大，可靠性要求高,客運專線列車速度高，高峰時段密度大。空氣阻力隨速度呈幾何級數(shù)增長，列車牽引力主要克服空氣阻力運行，牽引負荷很大。350km/h速度時，列車運行所需功率最高達到24000kW。,客運專線速度快，運輸能力大，將成為旅客運輸?shù)闹饕煌üぞ?。在國民?jīng)濟和社會生活中，具有十分重要的作用。高速鐵路運輸必須確保安全、可靠、正點。,（二）列車負載率高，受電時間長,列車在運行中，主要克服輪軌磨擦阻力、線路坡道阻力和空氣阻力前進。輪軌
2、磨擦阻力、線路坡道阻力與速度關(guān)系不大，而空氣阻力隨速度呈幾何級數(shù)增長。高速時，空氣阻力成為列車運行的主要阻力，列車需要持續(xù)從接觸網(wǎng)取得電能。所以，高速列車負載率高，受電時間長。,（三）短時集中負荷特征明顯,客運專線具有顯著的時段特征。在早、晚時段和節(jié)假日的高峰客流期，根據(jù)客流量需要，可能組織大編組、高密度運輸，甚至在短時形成緊密追蹤，牽引負荷集中特征明顯。牽引供電系統(tǒng)應(yīng)具有應(yīng)對各種集中負荷供電的能力和條件。,（四）越區(qū)供電能力要求高,由于旅客運輸能力和準點的需要，牽引供電系統(tǒng)應(yīng)具有應(yīng)對各種各樣條件下的供電能力。在出現(xiàn)某一牽引變電所解列，退出供電的情況下，往往采用由兩相鄰牽引變電所越區(qū)進行供電。
3、為了盡量減少越區(qū)供電對運輸能力和準點的影響，應(yīng)避免過多的限制列車數(shù)量或降低列車速度，這樣會相應(yīng)加大兩相鄰牽引變電所的供電負荷。,（五）國外普遍采用高電壓、大容量電源供電,日本、法國等國家高速鐵路建設(shè)起步較早，積累了比較豐富的經(jīng)驗。目前，國外高速鐵路考慮到牽引負荷大，可靠性要求高，絕大多數(shù)都采用220kV或以上的電壓供電，個別采用132kV或154kV時，都要求有較大的系統(tǒng)短路容量。日本高速鐵路建設(shè)最早，在電源問題上曾走過彎路。東海道新干線1964年建設(shè)時，限于當時電網(wǎng)的條件，采用了77kV電源供電。上世紀80年代，旅客運輸量急增，供電能力嚴重不滿足需要，只得對電源系統(tǒng)進行了改造，改用275kV
4、電源供電，適,應(yīng)了旅客運輸?shù)男枰?，列車速度也提高到?70km/h，最高300km/h。,我國客運專線建設(shè)剛開始起步，尚沒有成熟的經(jīng)驗和標準。國外的經(jīng)驗值得我們研究和參考。,世界主要高速鐵路國家電鐵供電電源電壓等級一覽表,國名,序號,鐵路名稱,最高速度（km/h）,供電,方式,供電電壓（kV）,附注,日本,1,東海道新干線,300,AT,275,個別牽引站154 kV,2,山陽新干線,300,AT,275,個別牽引站154 kV,3,北陸新干線,300,AT,275,4,東北新干線,260,AT,275,個別牽引站154 kV,5,上越新干線,275,AT,275,法國,1,巴黎里昂,300,
5、AT,225,1個牽引站400 kV,2,巴黎圖爾,300,AT,225,1個牽引站400 kV,3,巴黎加萊,300,AT,225,1個牽引站400 kV,4,里昂瓦朗斯,300,AT,225,5,瓦朗斯馬賽,350,AT,225,6,巴黎斯特拉斯堡,350,AT,225,1個牽引站400 kV,西班牙,1,馬德里塞維利亞,250,直供,220,3個牽引站132 kV，但短路容量不小于2000MVA,2,馬德里巴塞羅拉,350,AT,400,3個牽引站220 kV,德國,德國高速鐵路最高速度330 km/h，采用鐵路自建電網(wǎng)供電。電鐵供電制式為15 kV、16,2,/,3,Hz，采用獨特的同
6、相供電方式，牽引站間距約為普通不同相供電方式的,1,/,3,，牽引變壓器容量一般為215MVA。牽引站外部電源采用110 kV，系統(tǒng)短路容量不小于1000MVA。,電力牽引是實現(xiàn)鐵路貨運重載和客運高速的必由之路，高速與重載鐵路的發(fā)展,使原有的電氣化鐵路供電系統(tǒng)面臨一系列的改造。,目前我國牽引供電系統(tǒng)主要采用異相(兩相)供電方式,為求得相對平衡必然要進行換相,即在牽引供電系統(tǒng)中設(shè)置分相絕緣器環(huán)節(jié),電力機車受電弓如何平穩(wěn)地通過電分相環(huán)節(jié),采用自動過電分相裝置是解決問題的方法之一,但由于裝置工作電壓高、轉(zhuǎn)換動作頻繁,可靠性方面還需進一步完善，這對實現(xiàn)貨運重載和客運高速將產(chǎn)生極大制約作用。分相環(huán)節(jié)成為
7、制約列車運行速度的主要障礙。,自動過分相技術(shù)研究,兩相供電方式,直接供電方式,兩相供電方式,AT供電方式,車載自動過分相,地面自動過分相技術(shù),當機車從A相電源駛?cè)胛恢脗鞲衅?CG范圍，經(jīng)軌道電路1CG動作，啟動、控制真空斷路器1ZK閉合，接觸 網(wǎng)的A相電源被輸入到轉(zhuǎn)換區(qū)給機車供電；當機車駛?cè)胫行远无D(zhuǎn)換區(qū)的位置傳感器2CG范圍，啟動控制真空斷路器1ZK開斷，控制 2ZK真空斷路器跟隨閉合，完成轉(zhuǎn)換區(qū)的供電電源由A相，自動轉(zhuǎn)換成B相電源，實現(xiàn)了接觸網(wǎng)中性段轉(zhuǎn)換區(qū)，不同供電電源的相位自動轉(zhuǎn)換與連續(xù)供電。,機車在 電分相區(qū)運行時，機車乘務(wù)員不用進行任何地操作。機車繼續(xù)行駛前進到達3CG位置傳感器，操作
8、執(zhí)行子系統(tǒng)將真空斷路器2ZK斷開，轉(zhuǎn)換區(qū)失去供電電源，恢 復為無電區(qū)。運行機車始終在機車斷路器閉合狀況下，實現(xiàn)了帶電、帶負荷、免操作自動通過電分相區(qū)段。,（）,電源,（）,電源,架線,中間斷電區(qū),輪軌,在線檢測電路,開關(guān)斷路器,（）,斷開,開關(guān)斷路器,（）,閉合,無列車狀態(tài),地面自動過分相技術(shù),（）,電源,（）,電源,架線,中間斷電區(qū),輪軌,在線檢測電路,開關(guān)斷路器,（）,斷開,開關(guān)斷路器,（）,閉合,列車靠近,（）,電源,（）,電源,架線,中間斷電區(qū),輪軌,在線檢測,開關(guān)斷路器,（）,斷開,開關(guān)斷路器,（）,閉合,進入中間斷電區(qū)、在線檢測,（）,電源,（）,電源,架線,中間斷電區(qū),輪軌,開關(guān)
9、斷路器,（）,斷開,開關(guān)斷路器,（）,斷開,在線,開關(guān)斷路器,（）斷開,（）,電源,（）,電源,架線,中間斷電區(qū),輪軌,在線,開關(guān)斷路器,（）,閉合,開關(guān)斷路器,（）,斷開,開關(guān)斷路器,（）閉合,（）,電源,（）,電源,架線,中間斷電區(qū),輪軌,無列車,開關(guān)斷路器,（）,斷開,開關(guān)斷路器,（）,斷開,開關(guān)斷路器,（）斷開,高速與重載鐵路運行對供電電網(wǎng)容量的需求更大,對電網(wǎng)的不平衡影響(主要是負序影響)也更大，現(xiàn)有牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受到極大挑戰(zhàn)。在這種情況下,牽引變電所如仍采用現(xiàn)行的兩相供電方式和兩相無功補償、濾波方式將難以滿足供電部門對電氣指標的要求。,一相供電無需電分相環(huán)節(jié)，不會影響列車速度，實
10、現(xiàn)同相供電是取消電分相提高列車最適性的唯一途徑。因此借助電力電子技術(shù)的同相供電研究十分必要。,同相供電,德國電氣化鐵路：非工頻電壓，,采用獨立 交流系統(tǒng)為鐵路供電,。鐵路供電系統(tǒng)與公用電網(wǎng)相互獨立，互不影響。,法國電氣化鐵路：交流、工頻電壓，但,進線電壓高、系統(tǒng)容量大,，使負序影響降到最低。多采用單相牽引變，分相大為減少。,日本電氣化鐵路：進線電壓與我國接近，但使用了三相-兩相平衡牽引變壓器，還有大量,可調(diào)無功補償,裝置，SVC、SVG等。,同相供電,就是在論及區(qū)段上各牽引臂均由同一相電壓供電,由分區(qū)所處斷路器的分、合狀態(tài),可以實現(xiàn)單邊供電或雙邊(多邊)貫通式供電。,采用,以對稱補償技術(shù)為核心
11、的同相供電系統(tǒng),有可能最大限度地取消電分相環(huán)節(jié),并使牽引變電所負序、功率因數(shù)、網(wǎng)壓指標得以綜合解決或改善。,同相供電技術(shù)是解決由于目前牽引供電系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)的制約而難以實現(xiàn)貨運重載和客運高速這一問題的方案之一。,同相供電方式,采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng),理想供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖,牽引變電所結(jié)構(gòu)原理圖,同相供電技術(shù)指標,一次側(cè)（110kV或220kV）母線電壓不對稱度不超過國標規(guī)定（正常運行時2%，短時4%）；,無功電量按“反送正計”計量，全日計量的平均功率因數(shù)不低于0.9；,兼顧諧波限制指標，即通過適當?shù)臑V波設(shè)計盡可能降低牽引負荷的諧波影響。,同相供電關(guān)鍵技術(shù),對稱補償模式，與電能質(zhì)量指標
12、最佳配合；,牽引變壓器接線方式，如減少對稱補償?shù)膹碗s程度和最大限度地減少對稱補償裝置的容量需求等；,同一電力系統(tǒng)中實施雙邊供電或?qū)嵤╈`活雙邊供電的配套技術(shù)等。,牽引變壓器的接線,同相供電中牽引變壓器的接線：,YN,d11接線,V,v接線,YN,2d（十字交叉）接線,不等邊Scott接線等不等邊平衡接線,YN,vd接線,PRC補償實現(xiàn)同相供電,YN,d11接線,V,v接線,YN,2d（十字交叉）接線,不等邊Scott接線,YN,vd接線,YN,vd接線,（1）原邊為Y接，可大電流接地；,（2）次邊有三角形繞組，可供三次激磁通路；,（3）必要時，次邊三角形繞組可為牽引變電所提供三相動力電源。,次邊繞組用銅量高于不等邊Scott接線，但比不等邊Scott用鐵量少，總的材料利用率相近。YN,vd接線在設(shè)計與制造上類似普通三相三繞組，無特殊工藝要求，成本降低。,有源補償實現(xiàn)同相供電,控制圖,
高速鐵路同相供電
