電氣化鐵路和城市軌道的電能質(zhì)量改進(jìn)

1、電氣化鐵路和城市軌道的電能質(zhì)量改進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，變革未來匯報(bào)提綱一、交直車到交直交車后，電能質(zhì)量問題的轉(zhuǎn)化二、電鐵諧波的“三級(jí)評(píng)估”方法三、城市軌道的主所SVG集中補(bǔ)償四、城市軌道400V動(dòng)力負(fù)荷電能質(zhì)量五、總結(jié)一、交直車到交直交車后，電能質(zhì)量問 題的轉(zhuǎn)化交直型電力機(jī)車功率因素低低次諧波含量高交直交型動(dòng)車組諧波含量低單車功率大，列車負(fù)荷與牽引所負(fù)荷高諧波電流有名值不容忽視電鐵諧波評(píng)估嚴(yán)加控制過嚴(yán)也會(huì)導(dǎo)致社會(huì)資源的巨大浪費(fèi)二、電鐵諧波的“三級(jí)評(píng)估”方法THD的兼容水平與規(guī)劃水平IEC 61000-3-6中、低壓電網(wǎng)電壓THD兼容值8%中壓電網(wǎng)規(guī)劃值6.5%、高壓電網(wǎng)規(guī)劃值3%二、電鐵諧波的“三級(jí)評(píng)估

2、”方法THD的兼容水平與規(guī)劃水平英國G5/4(英國諧波電壓畸變和非線性設(shè)備接入 輸電系統(tǒng)和配電網(wǎng)的規(guī)劃值 工程導(dǎo)則)諧波電壓兼容值諧波電壓規(guī)劃值系統(tǒng)電壓/kV0.436.5及以下66和132275和400電壓總諧波 畸變率/%8853.5系統(tǒng)電壓/kV0.46.6,11,2020145275,400電壓總諧波 畸變率/%5433二、電鐵諧波的“三級(jí)評(píng)估”方法THD的兼容水平與規(guī)劃水平敏感設(shè)備抗干擾水平總電壓畸變率產(chǎn)生影響統(tǒng)計(jì)表中、低系統(tǒng)中電機(jī)、電器能承受諧波的能力在10左右。類別THD明顯值不良影響異步電機(jī)20銅、鐵損稍高，有振動(dòng)，雜音，但仍能工作同步電機(jī)10效率開始下降，有振動(dòng)，雜音電容器發(fā)

3、生諧振超過允許值而損壞計(jì)量?jī)x表101的計(jì)量誤差電子開關(guān)10開始出現(xiàn)誤動(dòng)電子計(jì)算機(jī)5運(yùn)行異常電視機(jī)不太敏感二、電鐵諧波的“三級(jí)評(píng)估”方法THD的兼容水平與規(guī)劃水平承受能力裕度低壓系統(tǒng)THD0=10%；中壓35kV THD0=6%，620kV THD0=8%；高壓系統(tǒng)THD0=4% THD THD0為系統(tǒng)的承受能力，抗干擾水平THD為諧波電壓限值高、中、低壓系統(tǒng)的THD限值 THD 2K 0 K11.522.533.54THD (%)0.38kV108.167.076.325.775.355.0010kV86.535.665.064.624.284.0035kV64.904.243.793.463

4、.213.001 0kV43.272.832.532.312.142.00二、電鐵諧波的“三級(jí)評(píng)估”方法限值制定思路G5/4:“對(duì)于接入電網(wǎng)后可能使諧波電壓超過規(guī)劃值的用戶， 電力公司可與其簽訂“有條件接網(wǎng)協(xié)議”，明確抑制措施，否 則電力公司可以拒絕用戶接網(wǎng)。對(duì)于特殊情況，如某個(gè)用戶遠(yuǎn) 離其它用戶，其諧波超過規(guī)劃值，但對(duì)其它用戶干擾不大，電 力公司可用相應(yīng)的電壓兼容水平取代規(guī)劃值，重新對(duì)新用戶進(jìn) 行評(píng)估。此時(shí)應(yīng)確保沒有其它負(fù)荷接到諧波電壓高于規(guī)劃值的 電網(wǎng)部分，否則應(yīng)采取抑制措施?！贬槍?duì)電氣化鐵道，英國電氣委員會(huì)制定了英國鐵路交流牽引 供電，即P.24導(dǎo)則。英國鐵路部門認(rèn)為：在保證低壓（ 41

5、5V）諧波不超過5%的前提下，其它各級(jí)電壓畸變率可以放 寬一些.高壓系統(tǒng)THD 3% 作為評(píng)估牽引負(fù)荷能否接入電網(wǎng)的限值水平，顯然，當(dāng)評(píng)估結(jié)果小于限值時(shí)，牽引負(fù)荷允許接入電網(wǎng)；但 當(dāng)評(píng)估結(jié)果大于限值時(shí)，是否牽引變電所需要建設(shè)濾波設(shè)備， 不能簡(jiǎn)單定下結(jié)論。二、電鐵諧波的“三級(jí)評(píng)估”方法電鐵諧波的滲透性牽引變電所負(fù)荷從110kV、220kV注入公用電 網(wǎng)，滲透至低電壓系統(tǒng)，影響度逐級(jí)減小。中壓(低壓)系統(tǒng)總諧波畸變率為：THM綜合滲透系數(shù)需根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)，可由大量實(shí)測(cè)得到，也可 由計(jì)算機(jī)仿真得到。G 2 MVLMV(THM LHV )2hlHMHLTTHD2l1h1THD2H1 L1 HMG2 MV

6、 LV )TLHV(L MV2二、電鐵諧波的“三級(jí)評(píng)估”方法算例分析計(jì)算所采用的數(shù)據(jù)為在牽引變電所牽引側(cè)饋線 上測(cè)得的牽引負(fù)荷電流。二、電鐵諧波的“三級(jí)評(píng)估”方法算例分析公共連接點(diǎn)電壓總的諧波畸變率（最大相95%概率大值）各牽引變電所分配到的諧波電壓發(fā)射限值母線(PCC）110kV節(jié)點(diǎn)編號(hào)171615131065THD（%）3.83.342.351.661.791.41.36母線(PCC）110kV35kV10kV-節(jié)點(diǎn)編號(hào)438721-THD（%）1.251.221.020.790.430.55-牽引變電所TT1(17)TT2(16)TT3(15)諧波電壓發(fā)送限值1.791.411.79二、

7、電鐵諧波的“三級(jí)評(píng)估”方法算例分析三級(jí)評(píng)估取背景諧波電壓為國標(biāo)限值的75%，中壓10kV電壓等級(jí)下， 節(jié)點(diǎn)1和2的電壓總的諧波畸變分別為3.03%和3.05%，尚未超 過限值4%。中壓35kV電壓等級(jí)下，節(jié)點(diǎn)7和8的電壓總的諧波畸變分別為2.38%和2.47%，尚未超過限值3%。牽引負(fù)荷可用這0.53%的裕度。計(jì)算110kV至35kV的綜合滲透系數(shù)利用中壓系統(tǒng)容量裕度時(shí)諧波發(fā)送限值H1 h1hL1 l 1ltTHD2 0.53HTHD2LKHMG2 MV LV )TLHV (L MV 3.742牽引變電所TT1TT2TT3諧波電壓發(fā)送限值2.231.762.23三、城市軌道的主所SVG集中補(bǔ)償

8、主所SVG的集中補(bǔ)償形式補(bǔ)償策略固定無功補(bǔ)償固定功率因素補(bǔ)償QSVG (Q110kV Q35kV )2PCCSVGPCC110kV35kVP2cosPQ35kV Q110kV QSVGQ P tan Q Q三、城市軌道的SVG補(bǔ)償與諧波治理城市軌道主變電所SVG的投切實(shí)驗(yàn)無功補(bǔ)償裝置切除后的實(shí)測(cè)結(jié)果實(shí)測(cè)主所110kV進(jìn)線側(cè)，推導(dǎo)PCC處功率分布1段母線 SVG切除00:0006:0012:0018:0000:00-4000-200002000400000:0006:0000:000.20.40.60.8100：0000：002000150010005000-500-100000:0018:00

9、00:000.80.850.90.9511.051段，PCC無功功率kVar1段母線 SVG投入12:0018:001段，PCC功率因數(shù)06：0012：0018：001段，PCC無功功率kVar06:0012:001段，PCC功率因數(shù)三、城市軌道的SVG補(bǔ)償與諧波治理城市軌道主變電所SVG的投切實(shí)驗(yàn)無功補(bǔ)償裝置切除后的實(shí)測(cè)結(jié)果實(shí)測(cè)主所110kV進(jìn)線側(cè)，推導(dǎo)PCC處功率分布2段母線 SVG切除00:0006:0012:0018:0000:00-6000-5000-4000-300000:0000:0000.20.40.60.8100：0000：00-2000-1500-1000-500000：0

10、000：000.90.920.940.960.9812段，PCC無功功率kVar2段母線 SVG投入06:0012:0018:002段，PCC功率因數(shù)06：0012：0018：002段，PCC無功功率kVar06：0012：0018：002段，PCC功率因數(shù)三、城市軌道的SVG補(bǔ)償與諧波治理無功補(bǔ)償裝置容量在16702510kVar(合理補(bǔ)償區(qū)間)范圍內(nèi)，綜合功率因數(shù)均在0.95以上。實(shí)際采用：3000kVarSVG加1000kVar電抗器(補(bǔ)償范 圍-3000kVar4000kVar)城市軌道主變電所SVG的投切實(shí)驗(yàn)無功補(bǔ)償裝置容量設(shè)計(jì)日功率因數(shù)1段三、城市軌道的SVG補(bǔ)償與諧波治理城市軌道

11、主變電所SVG的投切實(shí)驗(yàn)無功補(bǔ)償裝置容量設(shè)計(jì)2段無功補(bǔ)償裝置容量在53006350kVar(合理補(bǔ)償區(qū)間)范圍內(nèi)，綜合功率因數(shù)均在0.95以上實(shí)際采用：3000kVarSVG加3000kVar電抗器(補(bǔ)償范 圍-3000kVar6000kVar)四、城市軌道400V動(dòng)力負(fù)荷電能質(zhì)量城市軌道400V動(dòng)力負(fù)荷實(shí)測(cè)負(fù)荷比例統(tǒng)計(jì)負(fù)荷種類冷源車站照明環(huán)控商業(yè)弱電系統(tǒng)其它用電量（kWh）520803052365624237512109922152四、城市軌道400V動(dòng)力負(fù)荷電能質(zhì)量400V動(dòng)力負(fù)荷負(fù)載率400V諧波電壓火車南站火車北站犀浦站桐梓林站人民公園站牛王廟站1段1段1段2段1段2段1段2段1段2段

12、負(fù)載率20.70%20.30%21.70%12.90%13.40%11.70%11.40%10.30%6.10%12.4%01040500123降壓所進(jìn)線諧波電壓含有率95%概率大值2030諧波次數(shù)95%概率大值(%)15182100030611.522.5時(shí)間/hTHD/%降壓所進(jìn)線諧波電壓畸變率四、城市軌道400V動(dòng)力負(fù)荷電能質(zhì)量151836020103040環(huán)控負(fù)荷諧波分析環(huán)控負(fù)荷諧波電流5021時(shí)間/h 0電流/A基波電流3次諧波電流5次諧波電流7次諧波電流3次諧波5次諧波7次諧波9次諧波11次諧波95%概率大值（A）1.824.615.70.62.7平均值(A)1.1423.915.

13、00.42.2四、城市軌道400V動(dòng)力負(fù)荷電能質(zhì)量1518210360冷源負(fù)荷諧波分析冷源負(fù)荷基波電流25020015010050時(shí)間/h電流/A2次諧波3次諧波5次諧波7次諧波運(yùn)營時(shí)間95%概率大值0.520.442.302.52平均值0.360.301.101.77非運(yùn)營時(shí)間95%概率大值0.550.332.871.22平均值0.290.232.250.36四、城市軌道400V動(dòng)力負(fù)荷電能質(zhì)量電扶梯負(fù)荷諧波分析151836024681210自動(dòng)扶梯基波電流21 時(shí)間/h 0電流/A3次諧波5次諧波7次諧波9次諧波11次諧波13次諧波95%概率大值0.983.491.990.240.550.42平均值0.311.651.120.100.410.24020406080自動(dòng)扶梯各次諧波電流含有率95%概率大值1000510 15 20 25 30 35 40 45 50諧波次數(shù)諧波電流含有率（%）GB/T 24807-2009電磁兼容 電梯、自動(dòng)扶梯和自動(dòng) 人行道的產(chǎn)品系列標(biāo)準(zhǔn) 發(fā) 射百分比限值實(shí)測(cè)諧波含有率I5/I1%3188.41I7/I1%2071.11I11/I1%1242.00I13/I1%728.81諧波畸變率THD%37-總結(jié)1、為了節(jié)省國家資源，牽引負(fù)荷在確保中、低電壓級(jí) 電氣設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，可考慮利用這些可用的容量裕度。2、G