外部電源對(duì)電氣化鐵路電能質(zhì)量的影響(20110615)

1、電氣化鐵路電能質(zhì)量與綜電氣化鐵路電能質(zhì)量與綜合控制技術(shù)合控制技術(shù)西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院第六章第六章 外部電源對(duì)電氣化鐵路電能質(zhì)量的影響外部電源對(duì)電氣化鐵路電能質(zhì)量的影響 6.1 概述概述v電氣化鐵路進(jìn)線一般選擇電氣化鐵路進(jìn)線一般選擇110kV或或220kVv情況變化情況變化 電網(wǎng)建設(shè)和改造：主網(wǎng)由電網(wǎng)建設(shè)和改造：主網(wǎng)由220kV向向500kV發(fā)展發(fā)展重視電能質(zhì)量：尤其針對(duì)電氣化鐵路重視電能質(zhì)量：尤其針對(duì)電氣化鐵路v因此推薦電氣化鐵路進(jìn)線采用因此推薦電氣化鐵路進(jìn)線采用220kV電壓等級(jí)電壓等級(jí)v依據(jù)依據(jù)220kV的供電可靠性高于的供電可靠性高于110kV電壓等級(jí)，與電壓

2、等級(jí)，與客運(yùn)專線和高速鐵路的高可靠性相匹配；客運(yùn)專線和高速鐵路的高可靠性相匹配； 大量新建的客運(yùn)專線和高速鐵路全部采用最先大量新建的客運(yùn)專線和高速鐵路全部采用最先進(jìn)的交進(jìn)的交-直直-交牽引方式，功率因數(shù)極高，諧波交牽引方式，功率因數(shù)極高，諧波含量極低，對(duì)電網(wǎng)威脅降低。含量極低，對(duì)電網(wǎng)威脅降低。v牽引變電所采用牽引變電所采用220kV進(jìn)線會(huì)使變電所的造價(jià)有進(jìn)線會(huì)使變電所的造價(jià)有所增加。所增加。 6.2 牽引供電系統(tǒng)常用供電方式牽引供電系統(tǒng)常用供電方式6.2.1 牽引供電系統(tǒng)的電流制牽引供電系統(tǒng)的電流制v直流制：直流制：優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)采用串勵(lì)直流電機(jī)，采用串勵(lì)直流電機(jī)，不足不足電壓低電壓低v單相低頻交流

3、制：?jiǎn)蜗嗟皖l交流制：16.67Hz，德國(guó)、奧地利等西，德國(guó)、奧地利等西歐國(guó)家采用歐國(guó)家采用三種方式：三種方式：完全獨(dú)立完全獨(dú)立的電力牽引專用的低頻供的電力牽引專用的低頻供電系統(tǒng)；在電系統(tǒng)；在專設(shè)的變頻變電所專設(shè)的變頻變電所內(nèi)將三相工頻交內(nèi)將三相工頻交流電變?yōu)閱蜗嚯?；流電變?yōu)閱蜗嚯?；在牽引變電所在牽引變電所進(jìn)行降壓、變進(jìn)行降壓、變頻變相。頻變相。 v工頻單相交流制：工頻單相交流制：50Hz，法國(guó)、日本、前蘇聯(lián)、，法國(guó)、日本、前蘇聯(lián)、中國(guó)等中國(guó)等工頻單相交流制特點(diǎn)工頻單相交流制特點(diǎn)v主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn) 牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。牽引供電電壓增高。牽引供電電壓增高。交流電力機(jī)車的粘著

4、性能和牽引性能良好。交流電力機(jī)車的粘著性能和牽引性能良好。和直流制比較，交流制的地中電流對(duì)地下金屬的腐蝕和直流制比較，交流制的地中電流對(duì)地下金屬的腐蝕作用小，作用小，般可不設(shè)專門防護(hù)裝置。般可不設(shè)專門防護(hù)裝置。v主要問題主要問題負(fù)序電流負(fù)序電流交直機(jī)車功率因數(shù)低交直機(jī)車功率因數(shù)低交直機(jī)車諧波電流嚴(yán)重交直機(jī)車諧波電流嚴(yán)重對(duì)沿線通訊線路造成電磁干擾對(duì)沿線通訊線路造成電磁干擾 環(huán)形供電環(huán)形供電牽引變電所在高壓側(cè)與一次系統(tǒng)聯(lián)成環(huán)形網(wǎng)。牽引變電所在高壓側(cè)與一次系統(tǒng)聯(lián)成環(huán)形網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性好，能適應(yīng)負(fù)荷的劇烈變化供電可靠性好，能適應(yīng)負(fù)荷的劇烈變化要求：要求：鐵路附近有兩個(gè)以上發(fā)電廠或地區(qū)變電所鐵

5、路附近有兩個(gè)以上發(fā)電廠或地區(qū)變電所且其間有電力網(wǎng)互聯(lián)。（受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)限制）且其間有電力網(wǎng)互聯(lián)。（受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)限制） 地區(qū)變電所地區(qū)變電所或發(fā)電廠或發(fā)電廠地區(qū)變電所地區(qū)變電所或發(fā)電廠或發(fā)電廠牽引變電所牽引變電所牽引變電所牽引變電所6.2.2 電力系統(tǒng)供電方式電力系統(tǒng)供電方式 雙側(cè)供電（兩邊供電）雙側(cè)供電（兩邊供電）電源來(lái)自電力系統(tǒng)的兩個(gè)地區(qū)變電所，給鐵路供電源來(lái)自電力系統(tǒng)的兩個(gè)地區(qū)變電所，給鐵路供電的輸電線是聯(lián)絡(luò)這兩個(gè)地區(qū)變電所的通路。電的輸電線是聯(lián)絡(luò)這兩個(gè)地區(qū)變電所的通路。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：同環(huán)形供電同環(huán)形供電要求：要求：牽引變電所兩側(cè)都有電源牽引變電所兩側(cè)都有電源 應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛 雙路輸電線雙路輸電

6、線牽引變電所牽引變電所牽引變電所牽引變電所 單側(cè)供電（一邊供電）單側(cè)供電（一邊供電）單側(cè)供電是由一個(gè)地區(qū)變電所給數(shù)個(gè)牽引變電所單側(cè)供電是由一個(gè)地區(qū)變電所給數(shù)個(gè)牽引變電所供電，為保證供電可靠性，應(yīng)采用供電，為保證供電可靠性，應(yīng)采用雙路（或雙回）雙路（或雙回）輸電線輸電線 。單側(cè)供電方式的可靠性一般比雙側(cè)供電方式和環(huán)單側(cè)供電方式的可靠性一般比雙側(cè)供電方式和環(huán)形供電方式要差，而投資不會(huì)比環(huán)形供電方式和形供電方式要差，而投資不會(huì)比環(huán)形供電方式和雙側(cè)供電方式少。雙側(cè)供電方式少。要求：要求：必須有兩回路輸電線供電，且有各自的桿必須有兩回路輸電線供電，且有各自的桿塔和走線塔和走線雙路輸電線雙路輸電線牽引變電

7、所牽引變電所牽引變電所牽引變電所散射供電（輻射線供電）散射供電（輻射線供電）當(dāng)各牽引變電所離開電源差不多等距并且比單邊當(dāng)各牽引變電所離開電源差不多等距并且比單邊供電更經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用散射供電方式。供電更經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用散射供電方式。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：可靠性差可靠性差要求：要求：相鄰幾個(gè)牽引變電所布置成弧形，且地區(qū)相鄰幾個(gè)牽引變電所布置成弧形，且地區(qū)變電所或發(fā)電廠的距離較近時(shí)，必須兩回路輸電。變電所或發(fā)電廠的距離較近時(shí)，必須兩回路輸電。 地區(qū)變電所地區(qū)變電所或發(fā)電廠或發(fā)電廠牽引變電所牽引變電所 6.2.3 內(nèi)部供電方式（按牽引網(wǎng)設(shè)備類型的分類）內(nèi)部供電方式（按牽引網(wǎng)設(shè)備類型的分類）（1） 直接供電方式直接

8、供電方式 牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)，投資最小，但鋼軌電位較高，牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)，投資最小，但鋼軌電位較高，對(duì)通信線的干擾感應(yīng)最大，主要適用于通信線路對(duì)通信線的干擾感應(yīng)最大，主要適用于通信線路（主要是明線）較少或很易將受擾通信線遷改徑路（主要是明線）較少或很易將受擾通信線遷改徑路的場(chǎng)合。的場(chǎng)合?；拘椭苯庸╇姺绞交拘椭苯庸╇姺绞皆诜▏?guó)、英國(guó)、原蘇在法國(guó)、英國(guó)、原蘇聯(lián)都廣泛應(yīng)用。聯(lián)都廣泛應(yīng)用。 CT基本型直接基本型直接供電方式供電方式帶回流線的直接供電方式：帶回流線的直接供電方式：在鋼軌上并聯(lián)架空回流在鋼軌上并聯(lián)架空回流線（又稱負(fù)饋線）。鋼軌電位大為降低，對(duì)通信線線（又稱負(fù)饋線）。鋼軌電位大為降低，對(duì)通信線

9、的干擾得到較好抑制。還能降低牽引網(wǎng)阻抗，使供的干擾得到較好抑制。還能降低牽引網(wǎng)阻抗，使供電臂延長(zhǎng)電臂延長(zhǎng)30%及以上。及以上。 帶負(fù)饋線的帶負(fù)饋線的直接供電方式直接供電方式NCT（2） BT供電方式供電方式 BT/回流線方式：回流線方式：BT串入接觸網(wǎng)，間隔約串入接觸網(wǎng)，間隔約1.5km-4km，用以吸回地中電流，減少通訊干擾。，用以吸回地中電流，減少通訊干擾。 BT/回流線方式牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高，牽回流線方式牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高，牽引網(wǎng)阻抗變大，供電臂長(zhǎng)度將減小；因存在引網(wǎng)阻抗變大，供電臂長(zhǎng)度將減??；因存在BT分段分段（火花間隙），不利于高速、重載等大電流運(yùn)行；（火花間隙），不利于

10、高速、重載等大電流運(yùn)行；但但BT方式的鋼軌電位低，抑制通信干擾的效果很好。方式的鋼軌電位低，抑制通信干擾的效果很好。BT/BT/回流線方式回流線方式BTBTNCT BT-回流線方式比回流線方式比BT-鋼軌方式抑制通信干鋼軌方式抑制通信干擾的效果好。擾的效果好。 我國(guó)采用的我國(guó)采用的BT方式均為方式均為BT-回流線方式，而回流線方式，而英國(guó)、法國(guó)、瑞典兩種方式都有應(yīng)用，挪威只用英國(guó)、法國(guó)、瑞典兩種方式都有應(yīng)用，挪威只用BT-鋼軌方式。鋼軌方式。 BT/BT/鋼軌方式鋼軌方式BTBTCT（3） AT供電方式供電方式 AT并聯(lián)于牽引網(wǎng)中，克服了并聯(lián)于牽引網(wǎng)中，克服了BT串入網(wǎng)中串入網(wǎng)中BT分段分段的

11、缺陷，使供電電壓成倍提高，牽引網(wǎng)阻抗小，供電的缺陷，使供電電壓成倍提高，牽引網(wǎng)阻抗小，供電距離長(zhǎng)（約為直接供電方式的距離長(zhǎng)（約為直接供電方式的170%-200%），網(wǎng)上），網(wǎng)上壓損和能損都小，是一種適于高速、重載等大電流牽壓損和能損都小，是一種適于高速、重載等大電流牽引方式。引方式。 一般一般AT間隔約間隔約10km左右，左右，AT供電方式的鋼軌供電方式的鋼軌電位較低，抑制道路干擾的效率與電位較低，抑制道路干擾的效率與BT-回流線方式相回流線方式相近，投資要高一些。近，投資要高一些。AT供電方式在日本山陽(yáng)新干線供電方式在日本山陽(yáng)新干線上應(yīng)用，后來(lái)法國(guó)、美國(guó)、前蘇聯(lián)、我國(guó)等相繼采上應(yīng)用，后來(lái)法國(guó)

12、、美國(guó)、前蘇聯(lián)、我國(guó)等相繼采用。用。 nnATATPFCTAT接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)鋼軌鋼軌正饋線正饋線6.3 外部電源電壓等級(jí)選擇外部電源電壓等級(jí)選擇 v影響因素影響因素供電的可靠性供電的可靠性電源電壓等級(jí)越高，其供電可靠性也越高，客運(yùn)專電源電壓等級(jí)越高，其供電可靠性也越高，客運(yùn)專線、高速鐵路及重載鐵路都提出了更高的可靠性要求線、高速鐵路及重載鐵路都提出了更高的可靠性要求 供電能力供電能力電能質(zhì)量電能質(zhì)量 電氣化鐵路主要涉及電氣化鐵路主要涉及電壓偏差電壓偏差、三相電壓不平衡三相電壓不平衡、諧波諧波等電能質(zhì)量指標(biāo)，它們?cè)趪?guó)標(biāo)中主要反映用戶干等電能質(zhì)量指標(biāo)，它們?cè)趪?guó)標(biāo)中主要反映用戶干擾量與系統(tǒng)短路容量的關(guān)

13、系。擾量與系統(tǒng)短路容量的關(guān)系。 6.3.1 電源供電能力與電氣化鐵路運(yùn)行可靠性電源供電能力與電氣化鐵路運(yùn)行可靠性v日本、法國(guó)、英國(guó)、美國(guó)平均每戶每年停電時(shí)間日本、法國(guó)、英國(guó)、美國(guó)平均每戶每年停電時(shí)間分別為分別為 9、94、77、58 min，即供電可靠率分別，即供電可靠率分別為為 99.998、99.982、99.98、99.989%。v我國(guó)供電可靠率目前一般城市地區(qū)達(dá)到了我國(guó)供電可靠率目前一般城市地區(qū)達(dá)到了3個(gè)個(gè)9（即（即99.9%）以上，用戶年平均停電時(shí)間以上，用戶年平均停電時(shí)間3.5小時(shí)；小時(shí)；重要城市中心地區(qū)達(dá)到了重要城市中心地區(qū)達(dá)到了4個(gè)個(gè)9（即（即99.99%）以上，以上，用戶年平

14、均停電時(shí)間用戶年平均停電時(shí)間53分鐘。分鐘。 6.3.2 電力系統(tǒng)供電能力電力系統(tǒng)供電能力v電源供電能力電源供電能力 一般用一般用短路容量短路容量來(lái)衡量。來(lái)衡量。短路容量是指三相短路時(shí)系統(tǒng)短路容量是指三相短路時(shí)系統(tǒng)等效電源等效電源供給短供給短路點(diǎn)處的容量。路點(diǎn)處的容量。 v電力系統(tǒng)的短路容量，是選擇牽引變電所電力系統(tǒng)的短路容量，是選擇牽引變電所牽引變牽引變壓器壓器與與開關(guān)開關(guān)等電力設(shè)備所必需的重要參數(shù)，同時(shí)等電力設(shè)備所必需的重要參數(shù)，同時(shí)也是估計(jì)電力系統(tǒng)供電能力的重要依據(jù)。也是估計(jì)電力系統(tǒng)供電能力的重要依據(jù)。 Sd分布范圍分布范圍(MVA)110kV電網(wǎng)電網(wǎng)4403500220kV電網(wǎng)電網(wǎng)37

15、00140006.3.2 電力系統(tǒng)的供電能力電力系統(tǒng)的供電能力 v限制電力網(wǎng)送電能力的因素限制電力網(wǎng)送電能力的因素 導(dǎo)線發(fā)熱導(dǎo)線發(fā)熱電壓損失電壓損失功率和能量損耗功率和能量損耗v起因：電流起因：電流v解決方法：提高供電電壓，減小電流解決方法：提高供電電壓，減小電流表表6-1 電力網(wǎng)電壓與輸送功率、距離的關(guān)系電力網(wǎng)電壓與輸送功率、距離的關(guān)系 額定電壓（kV）輸送功率（MVA）輸送距離（km）11010505015022010015010030050010001500150850v我國(guó)我國(guó)普速電氣化鐵路普速電氣化鐵路一般采用一般采用110 kV電壓等級(jí)。電壓等級(jí)。v對(duì)于對(duì)于高速電氣化鐵路高速電氣化

16、鐵路推薦采用推薦采用220kV電壓等級(jí)。電壓等級(jí)。v既有京滬線既有京滬線電氣化工程部分即采用了電氣化工程部分即采用了220 kV的電的電壓等級(jí)。壓等級(jí)。v新建客運(yùn)專線新建客運(yùn)專線則全部采用則全部采用220 kV電源。電源。 6.3.3 牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)電壓損失電壓損失對(duì)短路容量的需求對(duì)短路容量的需求 v分析的負(fù)荷和系統(tǒng)條件分析的負(fù)荷和系統(tǒng)條件普速普速110kV系統(tǒng)系統(tǒng)PCC短路容量取短路容量取5002000MVA，供電，供電設(shè)備容量取設(shè)備容量取180350MVA。牽引變壓器容量取較為。牽引變壓器容量取較為常見的常見的20MVA 、25MVA、31.5MVA、50MVA；牽；牽引變壓器的

17、接線方式；采用復(fù)線帶回流線直接供電引變壓器的接線方式；采用復(fù)線帶回流線直接供電方式或方式或AT方式；供電臂長(zhǎng)度方式；供電臂長(zhǎng)度2025 km且每供電臂且每供電臂最大列車數(shù)為四列。最大列車數(shù)為四列。列車采用交直傳動(dòng)方式，時(shí)速列車采用交直傳動(dòng)方式，時(shí)速120km/h，追蹤間，追蹤間隔隔5分鐘，列車功率因數(shù)大于分鐘，列車功率因數(shù)大于0.8，單列機(jī)車額定功，單列機(jī)車額定功率率6400kW，4800kW。6.3.3 牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)電壓損失電壓損失對(duì)短路容量的需求對(duì)短路容量的需求 v分析的負(fù)荷和系統(tǒng)條件分析的負(fù)荷和系統(tǒng)條件高速高速按按220kV系統(tǒng)系統(tǒng)PCC短路容量取短路容量取7506000MV

18、A，供，供電設(shè)備容量取電設(shè)備容量取180350MVA。牽引變壓器容量。牽引變壓器容量63MVA 、75MVA、120MVA（規(guī)劃中遠(yuǎn)期最大容（規(guī)劃中遠(yuǎn)期最大容量），阻抗電壓量），阻抗電壓10.5%；牽引變壓器的接線方式；牽引變壓器的接線方式；采用復(fù)線采用復(fù)線AT供電方式；供電臂長(zhǎng)度供電方式；供電臂長(zhǎng)度30 km且每供電且每供電臂最大列車數(shù)為四列。臂最大列車數(shù)為四列。列車采用交直交傳動(dòng)方式，時(shí)速列車采用交直交傳動(dòng)方式，時(shí)速250350km/h，追蹤間隔追蹤間隔3分鐘，列車功率因數(shù)大于分鐘，列車功率因數(shù)大于0.95，諧波電流，諧波電流總畸變率總畸變率5%，單列機(jī)車額定功率，單列機(jī)車額定功率1320

19、0kW，最大，最大功率功率23000kW。 概念及計(jì)算方法概念及計(jì)算方法1.壓降和壓損壓降和壓損 給定線路給定線路(負(fù)荷負(fù)荷)首端電壓首端電壓 及末端電壓及末端電壓 UUUUUIZUUUUU一般：算術(shù)差壓損：矢量差壓降： -UUUUUUUcoscos工程上認(rèn)為 角很小，近似認(rèn)為一般電壓損失的概念及計(jì)算方法電壓損失的概念及計(jì)算方法2.2.壓損計(jì)算壓損計(jì)算 以單線牽引網(wǎng)壓損計(jì)算為例：以單線牽引網(wǎng)壓損計(jì)算為例：(/km)IZRjXlU已知：求求6.3.3 牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)電壓損失電壓損失對(duì)短路容量的需求對(duì)短路容量的需求v牽引供電系統(tǒng)的最低電壓水平牽引供電系統(tǒng)的最低電壓水平 v牽引網(wǎng)壓損影響因

20、素牽引網(wǎng)壓損影響因素列車功率因數(shù)列車功率因數(shù)供電臂長(zhǎng)度供電臂長(zhǎng)度v常速列車牽引網(wǎng)壓損為常速列車牽引網(wǎng)壓損為4000V左右，高速列車牽左右，高速列車牽引網(wǎng)壓損為引網(wǎng)壓損為5000V左右。左右。 minmax29jTSUUUU6.3.3 牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)電壓損失電壓損失對(duì)短路容量的需求對(duì)短路容量的需求v牽引變壓器壓損影響因素牽引變壓器壓損影響因素變壓器的容量變壓器的容量變壓器的漏抗變壓器的漏抗負(fù)載電流的大小負(fù)載電流的大小低壓側(cè)功率因數(shù)低壓側(cè)功率因數(shù) v牽引網(wǎng)電壓損失和牽引變壓器壓損與系統(tǒng)短路容牽引網(wǎng)電壓損失和牽引變壓器壓損與系統(tǒng)短路容量無(wú)關(guān)。量無(wú)關(guān)。v常速列車兩者之和在常速列車兩者之和在6

21、500V左右，高速列車兩者左右，高速列車兩者之和在之和在7000V左右左右。 表表 6-3各部分各部分電壓損失電壓損失統(tǒng)計(jì)分析表統(tǒng)計(jì)分析表 牽引變?nèi)萘浚∕VA）202531.540506380牽引網(wǎng)壓損（V）3162 35% 3900 43% 4612 49% 4777 53% 3568 40% 3830 43% 4889 54%牽引變壓損（V）4193 47% 3850 43% 3479 37% 3335 37% 4307 48% 4235 47% 3407 38%電力系統(tǒng)壓損（V）1597 18% 1222 14% 1392 15% 8479% 1079 12% 907 10% 6838%

22、結(jié)論：由統(tǒng)計(jì)分析可見，與電力系統(tǒng)短路容量密切相關(guān)的電力系統(tǒng)電壓損失僅占總損失的%至18間。因所占份量相對(duì)較小，通過提高短路容量提高電鐵供電電壓的所得是有限的。短路容量與電壓偏差短路容量與電壓偏差 為減小電壓損失，應(yīng)選擇盡量大的短路容量為減小電壓損失，應(yīng)選擇盡量大的短路容量 普通鐵路普通鐵路高速鐵路高速鐵路ST（MVA）202531.5506375120Sd（MVA）50075012001900180025004500Sd/ST2530 383829 3338最低網(wǎng)壓20kV要求的ST與Sd的關(guān)系普通鐵路：建議Sd在5002000MVA以上，接入110kV電網(wǎng)。 高速鐵路：建議Sd在180045

23、00MVA以上，接入220kV電網(wǎng)。以上是按以上是按鐵路標(biāo)準(zhǔn)鐵路標(biāo)準(zhǔn)（TBTB）最低網(wǎng)壓）最低網(wǎng)壓20kV20kV計(jì)算的結(jié)果。計(jì)算的結(jié)果。v保證電鐵供電系統(tǒng)電壓質(zhì)量的基本結(jié)論保證電鐵供電系統(tǒng)電壓質(zhì)量的基本結(jié)論常速普通電氣化鐵路常速普通電氣化鐵路（牽引變?nèi)萘浚恳內(nèi)萘?0MVA-50MVA）：）：系統(tǒng)短路容量建議在系統(tǒng)短路容量建議在500MVA至至2000MVA以上，即為牽以上，即為牽引變?nèi)萘康囊內(nèi)萘康?5-38倍倍。重載貨運(yùn)電氣化鐵路重載貨運(yùn)電氣化鐵路（牽引變?nèi)萘浚恳內(nèi)萘?3MVA-75MVA）：）：系統(tǒng)短路容量建議在系統(tǒng)短路容量建議在2800MVA至至3800MVA以上，即為以上，即

24、為牽引變?nèi)萘康臓恳內(nèi)萘康?4-48倍倍。高速客運(yùn)專線電氣化鐵路高速客運(yùn)專線電氣化鐵路：（牽引變?nèi)萘浚海恳內(nèi)萘?3MVA-120MVA）：系統(tǒng)短路容量建議在）：系統(tǒng)短路容量建議在1800MVA至至4500MVA以上，即為牽引變?nèi)萘康囊陨?，即為牽引變?nèi)萘康?9-38倍倍。v上述計(jì)算中，上述計(jì)算中，僅考慮了典型的牽引負(fù)載僅考慮了典型的牽引負(fù)載，在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還要更詳細(xì)的考慮牽引系統(tǒng)可能遇到的各種負(fù)載情況。還要更詳細(xì)的考慮牽引系統(tǒng)可能遇到的各種負(fù)載情況。 6.3.3 三相電壓不平衡度限定對(duì)短路容量的需求三相電壓不平衡度限定對(duì)短路容量的需求 vGB/T 155432008電能

25、質(zhì)量電能質(zhì)量-三相電壓不平衡三相電壓不平衡的規(guī)定，電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)的正常電壓不平衡的規(guī)定，電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)的正常電壓不平衡度允許值為度允許值為2，短時(shí)不得超過，短時(shí)不得超過4。 v三相電壓不平衡度可由下式近似計(jì)算三相電壓不平衡度可由下式近似計(jì)算v在負(fù)序功率一定的情況下，三相電壓不平衡度只在負(fù)序功率一定的情況下，三相電壓不平衡度只與公共連接點(diǎn)的短路容量有關(guān)，短路容量越大，與公共連接點(diǎn)的短路容量有關(guān)，短路容量越大，系統(tǒng)承受負(fù)序影響的能力越強(qiáng)。系統(tǒng)承受負(fù)序影響的能力越強(qiáng)。 kNuSIU103v京津城際京津城際v采用交采用交-直直-交型電力機(jī)車，設(shè)計(jì)速度交型電力機(jī)車，設(shè)計(jì)速度350km/h，運(yùn)營(yíng)速

26、度運(yùn)營(yíng)速度300km/h，全線（復(fù)線）按，全線（復(fù)線）按2個(gè)單相個(gè)單相接線牽引變電所配置計(jì)算，每個(gè)牽引變電所的接線牽引變電所配置計(jì)算，每個(gè)牽引變電所的最大單相負(fù)荷功率為最大單相負(fù)荷功率為81.9MVA。 v220kV電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) v110kV電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)81.9100%100%1.638%5000euSS81.9100%100%4.095%2000euSS短路容量與電壓不平衡度短路容量與電壓不平衡度 增大牽引變電所受電點(diǎn)處的短路容量，可以減小該處的三增大牽引變電所受電點(diǎn)處的短路容量，可以減小該處的三相電壓不平衡程度和對(duì)其他負(fù)荷的負(fù)序影響。相電壓不平衡程度和對(duì)其他負(fù)荷的負(fù)序影響。從電壓不

27、平衡度（負(fù)序）看：依從電壓不平衡度（負(fù)序）看：依GB/T 15543-2008，取，取1.5倍牽引變壓器額定負(fù)荷為倍牽引變壓器額定負(fù)荷為95概率大負(fù)荷值，則需要概率大負(fù)荷值，則需要Sd 116 ST 。GB/T電壓偏差要求的ST與Sd的關(guān)系 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)負(fù)序的要求很嚴(yán)格，當(dāng)給電氣化鐵路供電的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)負(fù)序的要求很嚴(yán)格，當(dāng)給電氣化鐵路供電的電網(wǎng)Sd達(dá)不到表所列數(shù)值時(shí)，鐵路產(chǎn)生的負(fù)序需予治理。達(dá)不到表所列數(shù)值時(shí)，鐵路產(chǎn)生的負(fù)序需予治理。注注意到意到120MVA牽引變電所牽引變電所對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)Sd為為13920MVA，已，已近近220kV極限，極限，負(fù)序問題尤為突出負(fù)序問題尤為突出。 普通鐵路普通

28、鐵路高速鐵路高速鐵路ST（MVA）202531.5506375120Sd（MVA）23201900 365458007310870013920諧波電壓、電流限值與短路容量的關(guān)系諧波電壓、電流限值與短路容量的關(guān)系 v不同電壓等級(jí)接入時(shí)的電鐵諧波指標(biāo)不同電壓等級(jí)接入時(shí)的電鐵諧波指標(biāo) 表表6-6 公用電網(wǎng)諧波電壓限值公用電網(wǎng)諧波電壓限值表表6-7 注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值電網(wǎng)標(biāo)稱電壓kV電壓總諧波畸變率 %各次諧波電壓含有率，%奇次偶次1102.01.60.8標(biāo)準(zhǔn)電壓kV基準(zhǔn)短路容量MVA諧波次數(shù)及諧波電流允許值Ihp （A）2345678910111213141

29、51617181920212223242511075012 9.6 6.0 9.6 4.0 6.8 3.0 3.2 2.4 4.3 2.0 3.7 1.7 1.9 1.5 2.8 1.3 2.5 1.2 1.4 1.1 2.1 1.0 1.9v諧波影響分析諧波影響分析表表6-10 典型系統(tǒng)的諧波計(jì)算結(jié)果（典型系統(tǒng)的諧波計(jì)算結(jié)果（31.5MVA）表表6-14 高速鐵路典型系統(tǒng)的諧波計(jì)算結(jié)果高速鐵路典型系統(tǒng)的諧波計(jì)算結(jié)果牽引變接線方式主要電能質(zhì)量數(shù)據(jù)諧波電流（A）不采取任何措施的諧波電壓（THD%）裝設(shè)12%電抗率補(bǔ)償電容器時(shí)的諧波電壓（THD%）110kV接入純單相接線超標(biāo)7.0（大于2%）6.

30、1（大于2%）V/V接線超標(biāo)5.0（大于2%）4.7（大于2%）220kV接入純單相接線超標(biāo)2.6（大于2%）2.3（大于2%）V/V接線超標(biāo)1.9（小于2%）1.7（小于2%）牽引變接線方式主要電能質(zhì)量數(shù)據(jù)諧波電流（A）不采取任何措施的諧波電壓（THD%）裝設(shè)12%電抗率補(bǔ)償電容器時(shí)的諧波電壓（THD%）110kV接入純單相接線超標(biāo)5.6（大于2%）4.9（大于2%）V/V接線超標(biāo)4.2（大于2%）3.7（大于2%）220kV接入純單相接線超標(biāo)2.1（大于2%）1.8（小于2%）V/V接線超標(biāo)1.6（小于2%）1.4（小于2%）短路容量與諧波短路容量與諧波為減小電壓畸變，應(yīng)選擇盡量大的短路容量為減小電壓畸變，應(yīng)選擇盡量大的短路容量 GB/T中3次諧波限制要求的ST的Sd之關(guān)系GB/T 14549-93諧波（特別是諧波（特別是3次）電流要求的電網(wǎng)次）電流要求的電網(wǎng)Sd遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大于110kV實(shí)際電網(wǎng)的實(shí)際電網(wǎng)的Sd，連連220kV電網(wǎng)都不能達(dá)到，電網(wǎng)都不能達(dá)到，因因此，普通鐵路的諧波電流均需治理。此，普通鐵路的諧波電流均需治理。普通鐵路普通鐵路高速鐵路高速鐵路ST（MVA）202531.5506375120Sd（MVA）84201052513262 21050265203157550520v相關(guān)結(jié)論相關(guān)結(jié)論 無(wú)論是無(wú)論是110kV或或220kV接入，在牽引站接入，在牽引站