第一章高速鐵路外部供電電源

第一章高速鐵路外部供電電源第一節(jié)我國(guó)外部供電電源的電壓選擇電氣化鐵路供電系統(tǒng)的外部電源來(lái)自公用電力系統(tǒng)的電力網(wǎng)， 而限制電力網(wǎng)送電能力的因素有4個(gè)方面：①導(dǎo)線發(fā)熱；②電壓損失；③功率和能量損耗；④穩(wěn)定破壞。這4個(gè)方面都是由電流引起的。解決方法就是提高供電電壓，減小電流。因?yàn)槿喙β屎途€電壓、線電流的關(guān)系為S=3UI,當(dāng)輸入功率一定時(shí)，電壓越高，電流越小，所以提高電壓是提高電網(wǎng)輸送能力、降低網(wǎng)損、提高電能質(zhì)量的有效措施。但是電壓提高會(huì)導(dǎo)致電器設(shè)備的投資增大。因此，選擇一個(gè)合適的電壓電壓等級(jí)牽引變電所設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。 電力網(wǎng)的電壓等級(jí)一般根據(jù)輸送功率和輸電距離來(lái)選擇，其應(yīng)用的大致范圍可參照表 1-1表1-1電力網(wǎng)電壓與輸送功率、輸電距離的關(guān)系額定電壓/KV輸送功率/MVA輸送距離/KM11010-5050-150220100-150100-3005001000-1500150-850我國(guó)第一條電氣化鐵路寶風(fēng)段1961年建成開(kāi)通時(shí)，牽引變電所外部電源即采用110KV電源供電，隨后建成的其他電氣化鐵路一直習(xí)慣采用 110KV應(yīng)該說(shuō)均保證了安全、可靠供電。對(duì)于高速鐵路牽引負(fù)荷增大較為明顯。一般來(lái)說(shuō)，時(shí)速350KM/H鐵路按間隔3min16輛編組運(yùn)行時(shí)，牽引變電所的負(fù)荷瞬間可達(dá)170MVA高峰小時(shí)可達(dá)130MVA由于牽引負(fù)荷電流大，波動(dòng)比較劇烈，諧波含量豐富，并且屬于單項(xiàng)負(fù)荷，為了增大電網(wǎng)對(duì)諧波、負(fù)序的承受力，減少牽引變電所母線電壓的波動(dòng)，降低輸電線路損耗，保證輸電線路的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)穩(wěn)定，需牽引變電所進(jìn)線電壓等級(jí)與負(fù)荷匹配；同時(shí)， 20世紀(jì)80年代后，是我國(guó)500KV電網(wǎng)大發(fā)展時(shí)期。目前我國(guó)已運(yùn)行750KV超高壓電網(wǎng)和正在試運(yùn)行1000KV特高壓電力線路。結(jié)合負(fù)荷需要和電網(wǎng)發(fā)展，牽引變電所進(jìn)線電壓等級(jí)選擇 220KV目前在我國(guó)西北地區(qū)因無(wú)220KV電壓等級(jí)，因此西北地區(qū)電壓等級(jí)可選擇330KV牽引變電所進(jìn)線電壓等級(jí)選擇220KV/330KV由于系統(tǒng)具有較強(qiáng)的負(fù)序和諧波承受能力，有利于牽引變壓器采用單項(xiàng)接線。在我國(guó)目前已經(jīng)實(shí)施的武廣、鄭西、石太、京石、石武、京津、京滬、合武等客運(yùn)專線、高速鐵路均采用220KV電壓等級(jí)；鄭西客運(yùn)專線河南省境內(nèi)采用220KV電壓等級(jí)，陜西省境內(nèi)采用330KV電壓等級(jí)。第二節(jié)國(guó)外高速鐵路外部供電電源的有關(guān)數(shù)據(jù)世界各國(guó)采用工頻、單項(xiàng)、交流接觸網(wǎng)額定電壓為25KV的高速電氣化鐵路，毫無(wú)例外的均采用高壓供電。日本山陽(yáng)等新干線，牽引變電所的進(jìn)線電壓采用 275KV這與原來(lái)的70KV電壓相比，電源的變動(dòng)和不平衡承受能力都有所提高，因而更能保證機(jī)車穩(wěn)定、高速運(yùn)行，從經(jīng)濟(jì)角度看也更為有利。法國(guó)但部分牽引變電所的進(jìn)線電壓為225KV只有一個(gè)變電所為63KV德國(guó)牽引網(wǎng)電壓采用15KV牽引變電所進(jìn)線電壓采用110KV另外，它使用162HZ頻率給鐵路專門供電，有其特殊性。3世界各國(guó)高速電氣化鐵路的電源電壓，也是我們值得借鑒的。第三節(jié)高速鐵路變電所、分區(qū)所主接線及接觸網(wǎng)標(biāo)稱電壓牽引變電所電源側(cè)主接線應(yīng)結(jié)合外部電源條件確定，宜采用變壓器組接線或分支接線；饋線側(cè)接線宜采用上下行斷路器互為備用的接線型式，并符合上下行分別供電和并聯(lián)供電的運(yùn)行方式要求。牽引變電所電源側(cè)主接線牽引變電所電源側(cè)主接線應(yīng)結(jié)合外部電源條件確定，在牽引變電所兩路電源均非?？煽康臈l件下，采用線路變壓器組接線型式。牽引變電所電源側(cè)采用分支接線，在兩回進(jìn)線之間設(shè)置由隔離開(kāi)關(guān)分段的跨條，實(shí)現(xiàn)電源進(jìn)線與變壓器交叉供電的運(yùn)行方式，提高運(yùn)行方式的靈活性。我國(guó)目前已經(jīng)實(shí)施的京滬、鄭西、京津、合武等高速鐵路、客運(yùn)專線工程中牽引變電所采用線路變壓器組接線方式；武廣、京石、石武客運(yùn)專線采用分支接線，在兩回進(jìn)線之間設(shè)置由隔離開(kāi)關(guān)分段的跨條，實(shí)現(xiàn)電源進(jìn)線與變壓器交叉供電的運(yùn)行方式。牽引變電所饋線側(cè)接線饋線側(cè)配電裝置當(dāng)采用戶外單體布置時(shí)，實(shí)現(xiàn)上下行斷路器互為備用的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)設(shè)置在所內(nèi)線路側(cè)；當(dāng)采用GIS柜布置時(shí)，實(shí)現(xiàn)上下行斷路器互為備用的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)設(shè)置在所外上網(wǎng)開(kāi)關(guān)的線路側(cè)。上、下行并聯(lián)的供電方式在目前已開(kāi)通的京津城際、合武客專中得到驗(yàn)證，帶來(lái)的問(wèn)題是故障測(cè)距系統(tǒng)在線路瞬時(shí)性故障時(shí)不能判斷上下行， 并且對(duì)TF（正饋線）故障不能測(cè)距。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家已經(jīng)改進(jìn)，能夠在上、下行并聯(lián)供電的方式下，正確識(shí)別故障上、下行故障類型和故障點(diǎn)距離，但還需要運(yùn)行考驗(yàn)。高速鐵路分區(qū)所主接線應(yīng)按同一供電臂的上、下行并聯(lián)供電及非正常供電運(yùn)行的越區(qū)供電設(shè)計(jì)。上、下行并聯(lián)供電應(yīng)采用斷路器接線方式，越區(qū)供電應(yīng)采用隔離開(kāi)關(guān)接線方式。我國(guó)目前已經(jīng)實(shí)施的武廣、鄭西、京津、合武、京滬等高速鐵路、客運(yùn)專線的分區(qū)所、自耦變壓器所的接線是采用上、下行饋線分別通過(guò)斷路器、電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)接入并聯(lián)母線，每臺(tái)自耦變壓器通過(guò)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)或只有電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)接入并聯(lián)母線。各上、下行饋線出口設(shè)電壓互感器或所用變壓器，可分別對(duì)饋線進(jìn)行檢壓分、合閘，避免將有故障需檢修或正在檢修已退出運(yùn)行的饋線投入運(yùn)行，出現(xiàn)人身和設(shè)備事故。高速鐵路接觸網(wǎng)標(biāo)稱電壓：TB10621-200《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》已經(jīng)明確規(guī)定接觸網(wǎng)的標(biāo)稱電壓為25KV,長(zhǎng)期最高電壓為27.5KV,短時(shí)（5min）最高電壓為29KV設(shè)計(jì)最低電壓為20KV這樣規(guī)定是因?yàn)楣╇婋妷焊哂谧畹碗妷海?0KV）即可保證動(dòng)車組運(yùn)行，但該電壓并不能保證動(dòng)車組功率完全