交流電氣化鐵路對(duì)電力系統(tǒng)的影響和改善措施---副本課件

1、電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)負(fù)序電流及其影響和改善措施負(fù)序?qū)ο到y(tǒng)的影響 負(fù)序電流的分析工具對(duì)稱分量法 負(fù)序電流的通用表達(dá)式 典型接線的牽引變壓器（單相、三相、三相兩相平衡變壓器）負(fù)序電流的計(jì)算 減小負(fù)序影響的措施 負(fù)序?qū)ο到y(tǒng)的影響 負(fù)序電流對(duì)電力系統(tǒng)的不利影響主要表現(xiàn)在對(duì)發(fā)電機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、反應(yīng)負(fù)序分量的繼電保護(hù)裝置、電力系統(tǒng)主元件如變壓器和輸電線以及通訊干擾等方面。一、負(fù)序電流對(duì)發(fā)電機(jī)的影響1. 使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加損耗并出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象 負(fù)序電流經(jīng)過(guò)定子繞組時(shí)，形成負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，方向與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反。因此，此負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以兩倍同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子中就感應(yīng)出兩倍頻率的電流，稱

2、為倍頻附加電流。它會(huì)引起局部過(guò)熱，破壞轉(zhuǎn)子部件的機(jī)械強(qiáng)度，以及溫升過(guò)高而影響勵(lì)磁繞組的絕緣強(qiáng)度。2. 造成發(fā)電機(jī)組的震動(dòng) 負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生兩倍工頻的附加交變電磁轉(zhuǎn)矩，同時(shí)作用在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸和定子機(jī)座上，從而引起附加的兩倍工頻頻率的振動(dòng)。長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)將會(huì)引起金屬疲勞和機(jī)械損壞。針對(duì)發(fā)電機(jī)的負(fù)序限值，有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)： 對(duì)于負(fù)序電流： 長(zhǎng)期運(yùn)行情況 時(shí)， 短時(shí)運(yùn)行情況對(duì)于負(fù)序電壓： 在110kV側(cè)，二、負(fù)序電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害 負(fù)序電壓在電動(dòng)機(jī)中將產(chǎn)生負(fù)序電流。而異步電動(dòng)機(jī)的正序阻抗很大，負(fù)序阻抗很小，故很小的負(fù)序電壓就會(huì)產(chǎn)生較大大的負(fù)序電流。它與額定負(fù)載時(shí)的正序電流疊加，會(huì)使定子和轉(zhuǎn)子繞組局部過(guò)載，繞

3、組銅損局部增大，引起局部過(guò)熱而燒毀。同時(shí)，負(fù)序電流在定子繞組中產(chǎn)生的反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子鐵心中產(chǎn)生渦流，引起鐵損增加，使轉(zhuǎn)子發(fā)熱。并產(chǎn)生反向制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，降低電動(dòng)機(jī)的出力和過(guò)載能力。三、負(fù)序分量對(duì)繼電保護(hù)的影響 以負(fù)序電流或負(fù)序電壓為動(dòng)作條件的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，如發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)裝置、線路的相差高頻保護(hù)裝置，以及故障錄波器等，當(dāng)遭受到電氣化鐵道產(chǎn)生的大量負(fù)序侵入時(shí)，在諧波的共同干擾下，使保護(hù)誤動(dòng)作，引起供電的中斷。四、負(fù)序電流占用系統(tǒng)容量 有負(fù)序電流存在時(shí)，三相中的最大電流總是大于系統(tǒng)設(shè)備原有的正序電流，造成設(shè)備的過(guò)電流，即負(fù)序電流限制系統(tǒng)設(shè)備的出力。五、負(fù)序電流會(huì)增大電網(wǎng)損耗 負(fù)序電流不但

4、不傳遞任何有功功率，而且產(chǎn)生網(wǎng)損。存在負(fù)序電流時(shí)三相系統(tǒng)的總損耗為六、對(duì)通訊線路產(chǎn)生干擾降低負(fù)序影響的措施 上面已述及，負(fù)序在電力系統(tǒng)中所造成的不良影響，如額外占用系統(tǒng)及其設(shè)備容量，造成附加網(wǎng)損，引起系統(tǒng)電壓不對(duì)稱，降低發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)出力等。 為使電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和提高電能質(zhì)量，盡可能降低負(fù)序是十分必要的。 1. 理論依據(jù) 由負(fù)序電流的一般表達(dá)式來(lái)觀察負(fù)序的合成特性： 可見(jiàn)，在各種負(fù)荷條件不變的情況下，只要合理安排負(fù)荷所在的端口，就能最大程度的使構(gòu)成負(fù)序電流的各分量互相抵消，從而減少總的負(fù)序電流。2. 實(shí)際措施 （1）采用特殊接線的牽引變壓器 比較常用的是Scott接線牽引變壓器。其他三相兩相

5、平衡接線牽引變壓器，如 接線、Le Blanc接線、Wood-Bridge接線等，卻很少用到。 （2）并聯(lián)補(bǔ)償裝置 （3）牽引變電所換相聯(lián)接 為整體減輕進(jìn)入電力系統(tǒng)的負(fù)序分量，電氣化區(qū)段的各種接線的牽引變電所幾乎無(wú)一例外地實(shí)行換相聯(lián)接，即輪換接入電力系統(tǒng)的不同相。 大量實(shí)踐證明，牽引變電所換相聯(lián)接對(duì)減少電氣化鐵道對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)序影響是十分有效的。牽引變電所換相聯(lián)接 為整體減輕進(jìn)入電力系統(tǒng)的負(fù)序分量，電氣化區(qū)段的各種接線的牽引變電所幾乎無(wú)一例外地實(shí)行換相聯(lián)接，即輪換接入電力系統(tǒng)的不同相。單相牽引變電所換相聯(lián)接三個(gè)變電所形成一個(gè)循環(huán) 只形成在三個(gè)變電所之間局部環(huán)行的負(fù)序電流 實(shí)際中，由于牽引負(fù)荷的

6、隨機(jī)變化使三個(gè)變電所的負(fù)荷電流不斷變化，將隨時(shí)在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生負(fù)序電流，但其數(shù)值將由于換相聯(lián)接而大大減小。 在牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一般力求電氣化區(qū)段牽引網(wǎng)三相供電分區(qū)牽引能耗大致相等，以盡可能減少負(fù)序電流進(jìn)入電力系統(tǒng)。 前面電路有一個(gè)缺點(diǎn)，即兩相鄰供電分區(qū)之間接觸網(wǎng)上的分相絕緣器將承受 倍牽引網(wǎng)電壓。 在實(shí)際中常采用的是上述換相接法的一個(gè)改進(jìn)，即，讓牽引網(wǎng)的電壓每六個(gè)變電所形成一個(gè)相位循環(huán)，如下圖所示。 在改進(jìn)的方法中，相鄰兩供電分區(qū)的電壓相位差為 ，接觸網(wǎng)上兩相鄰供電分區(qū)的電壓相量差為牽引網(wǎng)電壓。但就電力系統(tǒng)的負(fù)序而言仍然是每三個(gè)變電所形成一組對(duì)稱聯(lián)接。 現(xiàn)行設(shè)計(jì)要求兩相鄰牽引變電所間分區(qū)所

7、的供電分區(qū)同相。Vv接線牽引變電所換相聯(lián)接Vv接線的變電所由以下步驟完成換相：（1）按對(duì)稱要求規(guī)定供電分區(qū)電壓順序?yàn)?、 、 、 等。兩相鄰變電所間分區(qū)所的供電分 區(qū)的電壓相同。 （2）所有變電所變壓器副邊以同名端接地。 （3）最后完成原邊與電力系統(tǒng)的接線。 圖中三個(gè)變電所的接線就是按以上原則得到 的。三個(gè)變電所共倒了三次相，所以同單相變電 所一樣，對(duì)于電力系統(tǒng)而言，是三個(gè)變電所形成 一個(gè)完整的換相循環(huán)，但就負(fù)序而言，任意 、 、 的三個(gè)供電分區(qū)就可完成一組對(duì)稱連 接。換言之，三個(gè)Vv接線變電所換相后完成兩組 對(duì)稱聯(lián)接。 三相牽引變電所換相聯(lián)接YN,d11牽引變電所換相聯(lián)接 接線規(guī)則： 變壓器副邊的端子 接地 端子接“+”電壓供電臂， 端子接“-”電壓供電臂 原邊按照Ynd11變壓器接線展開(kāi)圖完成與電力 系統(tǒng)接線。 已知兩供電臂負(fù)荷相分別為 、 ，根據(jù)以上接線規(guī)則可知變壓器原邊（A）端子接入電力系統(tǒng) 相，（B）端子接入電力系統(tǒng) 相，（C）端子接入電力系統(tǒng) 相。 YN,d11牽引變壓器原次邊接線例圖 按照前面的方法依次確定其余變電所接