|
发表于 2010-11-28 15:11:32
|
显示全部楼层
引自百度
1 引 言
电气化铁路因其先进性必将大量建设,普通铁路也将最终改建为电气化铁路。目前,大准铁路是自治区唯一的一条电气化铁路。但普通的电力工作者对电气化铁路的供电方式及特性尚需了解。本文以大准铁路为标准与10kV电力系统相比较,使广大的电力系统工作者从自己工作的角度十分容易的了解电气化铁路的供电方式。文中从一次供电系统、二次保护系统,以及设计、施工、运行、检修等内容进行了介绍。
2 电气化铁路的一次供电系统
电气化铁路供电包括27.5 kV系统和10kV系统。10kV系统为铁路的通信、信号以及日常工作和生活供电。27.5kV系统则为电力机车供电。
电气化铁路中为27.5 kV系统供电的变电所称为牵引变电所。牵引变电所中的110kV/27.5 kV变压器也采用Y/△接线方式。110kV/10kV变压器也采用Y/△接线方式。它们的低压侧虽都用△接线,但10kV系统运行时与地架空,只与地有电容电流存在,无强的电连接,只有母互中性点接地,以测量对地电压并提供保护。正常时10kV系统单相对地电压约为6kV左右。而 27.5 kV系统则把一相直接接地,故单相对地电压为27.5 kV。27.5 kV系统一相(C相)接地后以其余两相(A、B相)为供电臂(由相互平行的承力索和接触网构成)向牵引变电所两侧的铁路供电,故实际负荷在AC、BC两相[1]。对应到 110kV侧则AC、BC两相为重负荷相,AB相为轻负荷相,其轻负荷相负荷约为重负荷相的1/2。供电方式如图1所示:
由图1可看出,电力机车运行的动力由牵引变电所的供电臂供电,电流从供电臂的接触网经机车的接触装置(受电弓)进入机车头,做功后经车轮、钢轨(钢轨与大地相连)返回牵引变电所。钢轨的回流电阻较大,使较多的回流电流流经大地。流经大地的回流电流会干扰铁路信号、通信且形成较大的线损。为此人们架设了与钢轨平行的导线(称“回流线”)。回流线一端与变电所的接地相相连,隔一段用一根导线(称“吸上线”)把回流线与钢轨相连,以减小线路电阻,降低流经大地的回流电流,从而降低对铁路信号的干扰。
因牵引变电所的一相直接接地,故对接地网的运行要求比lOkV系统高。理论上如果接地网不合格则危害远大于10kV系统。但因钢轨的铺设形成了事实上的多点接地,故对设计、施工、运行维护并无特别的要求。
在一个牵引变电所中是2个单相系统在运行,故单独的一个牵引变电所必因负荷的不平衡而产生大量的负序电流,负序电流值略大于供电臂供电电流的1/2。再加上机车频繁的起停,尤其是重载列车的起停所形成的冲击负荷更加剧了负荷的不平衡,而且在电网中形成电压、谐波、闪变等问题,严重影响了电网的电能质量[2]。致使电力网中线损增加,变压器效率降低、电动机产生附加振动、发电机出力不足、电机局部发热等等,严重时甚至影响保护的正常动作[4],从而对电力系统产生巨大的危害。这种危害远大于系统的任何一种负面影响。为减少这种危害,电气化铁路设计时采取了不少措施,其中最主要的措施是设计时变电所共同规划。如图2有3个变电所,1号所重负荷相为AC、AB,2号所重负荷相为AB、BC,号所重负荷相为BC、AC。系统接线如图2所示。
图2中按照电气化铁路图的画法,没有画出接地相,但接地相事实上存在。供电臂用电力系统中事实上的A、B 、C相分别来表示,是为了便于理解。实际上每个所的供电臂在电气化铁道图中都用A、B相来表示,接地相都用C相来表示。即图2中的号所供电臂C相是对应于110kV侧的C相,电气化铁道图中用A相来表示。3号所供电臂C相是对应于11 kV侧的C相,电气化铁道图中用日相来表示。每个供电臂的长度在25km左右,3所总负荷中每相都带50km的铁路,故3所总负荷大致平衡,从而减小了负序电流的产生。一般1个供电臂可分成或2个区间,每个区间只能跑一列机车。
也有的电气化铁路采用斯科特变压器等特种变压器,以避免负序电流的产生或减少对电网其它方面的负面影响。
27.5kV系统在电力机车变压器空载投入时会产生大量的励磁涌流,其值可达500~600A。励磁涌流中含有大量的二次谐波成分。电力机车正常运行时的电流是非正弦的,也含有大量的高次谐波,三次谐波含量最高为20%,而用可控硅整流机车有时高达30%。27.5 kV系统在正常工作状态时,其三次谐波含量一般均大于10%[3]。27.5kV系统供电时由于接触装置的滑动也会产生大量的高次谐波。谐波处理不好不仅会对通信、信号产生巨大的干扰,还可能影响继电保护。目前主要通过供电接线方式(即加接自藕变压器或吸流变压器)或电容来处理。大准铁路采用电容来抑制谐波。 |
|