chapter9 牽引網(wǎng)電壓水平改善

1、供電系統(tǒng)西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院1供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)第九章 牽引網(wǎng)電壓水平的改善供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)序言 牽引網(wǎng)電壓可由下式表示UUU其中U為牽引母線空載電壓U為壓損可見提高牽引網(wǎng)電壓的方法包括1.提高U牽引變壓器直接調(diào)壓2.降低U降低牽引網(wǎng)阻抗降低變壓器阻抗采用串/并聯(lián)補償裝置直接補償電壓敷設(shè)加強(qiáng)導(dǎo)線敷設(shè)捷接線（多用于山區(qū)迂回線路）縮小區(qū)間間距供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)9.1牽引變壓器直接調(diào)壓方法有：牽引變壓器分接頭調(diào)壓、專用變壓器調(diào)壓、特殊接線變壓器等一、牽引變壓器分接頭調(diào)壓 常用牽引變壓器高（低）壓側(cè)設(shè)有多個分接頭用來調(diào)壓。通用的YNd11牽引變壓器高壓側(cè)電壓分接頭有 及 等，為調(diào)節(jié)牽引變此邊輸出電壓，

2、可在一次系統(tǒng)電壓不變的情況下，將原邊進(jìn)線接于適當(dāng)?shù)姆纸宇^處，通過改變牽引變壓器變比來調(diào)整變壓器次邊輸出電壓。 如對于原次邊額定電壓為110kV/27.5kV的牽引變壓器，將原邊110kV電壓進(jìn)線接于110-11022.5%=104.5kV分接頭上，則變壓器次邊輸出電壓上升為約28.95kV。達(dá)到直接提高牽引母線電壓的目的。但是按照但是按照規(guī)定，變壓器是不允許超電壓長期運行的，故此方法有一定局限性。規(guī)定，變壓器是不允許超電壓長期運行的，故此方法有一定局限性。%5 . 22110%5 . 211031供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)二、專用變壓器調(diào)壓 用于調(diào)壓的專用變壓器多采用自耦變壓器。為不使接觸網(wǎng)出現(xiàn)開口，一

3、般接在牽引母線與牽引變壓器次邊出線之間，多用于YNd11接線。這種方法受網(wǎng)上最高電壓限制，同時調(diào)壓范圍也受自耦變調(diào)壓特性的限制。如：設(shè)k=U2/U1，U1側(cè)系統(tǒng)阻抗為 ，自耦變阻抗為 ，則SZATZIZZkUkUATs)(212可見，自耦變調(diào)整時，隨著k的增大，U2呈拋物線形，U2的最大值出現(xiàn)在當(dāng)k繼續(xù)增大時，U2開始下降IZZUkATS)(21供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)9.2串聯(lián)電容補償 采用補償方式改善牽引網(wǎng)電壓水平是行之有效的方法，這里只介紹串聯(lián)電容補償，并聯(lián)電容補償將在以后章節(jié)介紹。一、串聯(lián)電容補償?shù)脑?由于牽引負(fù)荷為感性負(fù)荷，若在牽引網(wǎng)中串入集中式電容器，可以達(dá)到提高牽引網(wǎng)電壓水平的目的。如

4、下圖補償前，網(wǎng)損為lIXRU)sincos(補償后，網(wǎng)損為sin)(cosIXXlRlIUC可見，由串聯(lián)電容器引起的壓損為sinIXUCC顯然，由于串入電容器，可以減少牽引系統(tǒng)的電壓損失，從而改善牽引網(wǎng)電壓水平。供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)二、串聯(lián)電容補償?shù)膬?yōu)缺點 1優(yōu)點 Uc隨著I成正比變化，可以實現(xiàn)平滑無慣性補償；可以改善供電臂功率因數(shù)；可降低變電所運行不對稱度。 2缺點可能造成接觸網(wǎng)開口；電容器通過牽引負(fù)荷全電流，要求其容量較大；實際應(yīng)用中，負(fù)荷的感性阻抗和電容器容性阻抗可能對某次諧波電流產(chǎn)生諧振 供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)三、串聯(lián)補償?shù)陌惭b位置1、設(shè)置在接觸網(wǎng)上優(yōu)點：補償效果較理想缺點：1）接觸網(wǎng)有開口，造

5、成機(jī)械和電氣上的弱點 2）維修管理不方便。2、設(shè)置在饋線上優(yōu)點：消除了接觸網(wǎng)開口，維修管理方便。缺點：可能造成牽引網(wǎng)前段電壓偏高。3、設(shè)置在變電所回流線處 優(yōu)點是電容器絕緣水平較低，綜合效果較好供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)四、加入串聯(lián)電容補償后饋線電壓的提高為通用起見，在饋線及回流線處均加入串聯(lián)電容補償器。將系統(tǒng)參數(shù)歸算到Y(jié)Nd11牽引變壓器二次側(cè)。設(shè) 引前 畫出矢量圖為1U2U供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)1.引前相饋線電壓的提高以 為基準(zhǔn)，則近似認(rèn)為在加入串聯(lián)補償后相位關(guān)系不變1U)120( )120()( 00220221111IIUUIIUU)()(3132213112111IIjXIjXIIZUE)30sin

6、()30cos( )90sin()90cos()()12090()90()()(20202310101312002310131213111(C)jIXjIXXIXIXXIIjXIjXU 即供電系統(tǒng)供電系統(tǒng))30cos(sin)()Re(20231131)(1)(1IXIXXUUCC 即引前相饋線電壓的提高為)30cos(sin)(20231131)(1)(1IXIXXUUCC2.滯后相饋線電壓提高以 為基準(zhǔn)，則近似認(rèn)為在加入串聯(lián)補償后相位關(guān)系不變按照與1相同的方法可得2U)( 0)120( 12022022011011IIUUIIUU)()(3132123221222IIjXIjXIIZUE供

7、電系統(tǒng)供電系統(tǒng))210sin()210cos( )90sin()90cos()()12090()90()()(10102320202321001320232123222(C)jIXjIXXIXIXXIIjXIjXU 即)30cos(sin)()Re(10132232)(2)(2IXIXXUUCC 即滯后相饋線電壓的提高為)30cos(sin)(10132232)(2)(2IXIXXUUCC總結(jié)：總結(jié)：由于牽引負(fù)荷功率因數(shù)角一般在370左右，可見在一般情況下，串聯(lián)電容補償對滯后相饋線電壓的提高效果明顯供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)在實際應(yīng)用中，多采用集中式串聯(lián)電容補償。例：在回流線處加入以串聯(lián)電容補償，分析其

8、補償效果解：1、引前相)(3737071080 )3929. 06 . 0(3006 )30cos(sin033)(VIXIXUbbaaCa供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)2、滯后相)(286717871080 )9928. 06 . 0(3006 )30cos(sin033)(VIXIXUaabbCb進(jìn)一步討論各種工況1080-70730001787108003002867373300300)( )( )()()(VU(V)UAIAICbCaba結(jié)論：結(jié)論：在回流線處設(shè)置串聯(lián)電容補償，對改善滯后相饋線電壓水平效果較好供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)五、串聯(lián)電容的設(shè)計與選擇以一個實際情況下的串聯(lián)電容補償設(shè)計為例已知：通過電容

9、器的負(fù)荷電流為 ，要求：試確定串聯(lián)電容器組的參數(shù)。 )(8 . 0cos 662滯后AIVU2100C1、選擇單臺電容器參數(shù) 根據(jù)實際需要選擇某型號電容器，再根據(jù)其額定參數(shù)選擇數(shù)量。 如選擇型號為“YY-1-50-1”的電容器，其額定參數(shù)為20 50 vark50 000V1ccececeXAIQU2、確定并聯(lián)電容器支路數(shù)m14)(24.1350662取整ceIIm供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)3、確定每支路串聯(lián)電容器個數(shù)4)(5 . 3sin10002100sinsinsin)90cos( )90()(00取整而nUUUIXIXUIXUIXjXIUccccccccccc4、電容器組總?cè)萘繛関ark2800

10、50414ccemnQQ供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)5、電容器組總?cè)菘?(714. 514204cecXmnX要求電容器容抗不能大于牽引變壓器電抗，以免空載時牽引系統(tǒng)對一次系統(tǒng)表現(xiàn)容性，并可能造成諧振放大等有害后果。6、校驗牽引網(wǎng)最大容許電流AAXUIcc662)(700714. 510004max7、校驗容許電壓個電容器串聯(lián)耐壓）4(4000)(3783714. 56622100)(22706 . 0714. 5662sinVVIXUVVIXUcccc初步設(shè)計滿足要求供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)六、串聯(lián)補償電容器主接線串聯(lián)補償裝置主接線方式應(yīng)便于電容器組的投入和切除。1、內(nèi)部接線內(nèi)部接線應(yīng)滿足:某一臺電容器擊穿時，

11、故障電容器釋放的能量不應(yīng)大于8kW/秒，防止電容器發(fā)生爆炸；某一臺電容器擊穿時，不致在其他電容器上引起危險過電壓； 當(dāng)有一并聯(lián)支路斷線時，不致使其他電容器承受危險過負(fù)荷。供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)2、主接線串聯(lián)電容器的容量通常是按照線路最大工作電流來選擇的，此時電容器兩端的電壓為其額定電壓。但是在線路短路故障時，由于很大的短路電流通過電容器，在其兩端出現(xiàn)很大過電壓，可達(dá)到電容器額定電壓的幾倍甚至十幾倍。電容器所能承受的瞬時過電壓能力一般為其額定電壓的45倍，因此必須采取相應(yīng)的過電壓保護(hù)措施，以免由于線路故障引起電容器損壞。下圖是一種串補的主接線供電系統(tǒng)供電系統(tǒng) 通常采用并聯(lián)于電容器兩端的放電間隙J來保護(hù)電容器，在電容器兩端電壓值超過放電間隙擊穿電壓整定值時，放電間隙被擊穿，電容器處于短接狀態(tài)，消除電容器兩端的過電壓。 放電間隙并聯(lián)一臺斷路器B，它與隔離開關(guān)1、2、3配合用來操作電容器