交流電氣化鐵路對電力系統(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)負序電流及其影響和改善措施負序?qū)ο到y(tǒng)的影響 負序電流的分析工具對稱分量法 負序電流的通用表達式 典型接線的牽引變壓器（單相、三相、三相兩相平衡變壓器）負序電流的計算 減小負序影響的措施 負序?qū)ο到y(tǒng)的影響 負序電流對電力系統(tǒng)的不利影響主要表現(xiàn)在對發(fā)電機、異步電動機、反應負序分量的繼電保護裝置、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、負序電流對發(fā)電機的影響1. 使發(fā)電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加損耗并出現(xiàn)過熱現(xiàn)象 負序電流經(jīng)過定子繞組時，形成負序旋轉(zhuǎn)磁場，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，此負序旋轉(zhuǎn)磁場以兩倍同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子中就感應出兩倍頻率的電流，稱

2、為倍頻附加電流。它會引起局部過熱，破壞轉(zhuǎn)子部件的機械強度，以及溫升過高而影響勵磁繞組的絕緣強度。2. 造成發(fā)電機組的震動 負序旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生兩倍工頻的附加交變電磁轉(zhuǎn)矩，同時作用在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸和定子機座上，從而引起附加的兩倍工頻頻率的振動。長時間的振動將會引起金屬疲勞和機械損壞。針對發(fā)電機的負序限值，有相關的國家標準： 對于負序電流： 長期運行情況 時， 短時運行情況對于負序電壓： 在110kV側(cè)，二、負序電壓對電動機的危害 負序電壓在電動機中將產(chǎn)生負序電流。而異步電動機的正序阻抗很大，負序阻抗很小，故很小的負序電壓就會產(chǎn)生較大大的負序電流。它與額定負載時的正序電流疊加，會使定子和轉(zhuǎn)子繞組局部過載，繞

3、組銅損局部增大，引起局部過熱而燒毀。同時，負序電流在定子繞組中產(chǎn)生的反向旋轉(zhuǎn)磁場，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)生反向制動轉(zhuǎn)矩，降低電動機的出力和過載能力。三、負序分量對繼電保護的影響 以負序電流或負序電壓為動作條件的繼電保護和自動裝置，如發(fā)電機的負序電流保護裝置、線路的相差高頻保護裝置，以及故障錄波器等，當遭受到電氣化鐵道產(chǎn)生的大量負序侵入時，在諧波的共同干擾下，使保護誤動作，引起供電的中斷。四、負序電流占用系統(tǒng)容量 有負序電流存在時，三相中的最大電流總是大于系統(tǒng)設備原有的正序電流，造成設備的過電流，即負序電流限制系統(tǒng)設備的出力。五、負序電流會增大電網(wǎng)損耗 負序電流不但

4、不傳遞任何有功功率，而且產(chǎn)生網(wǎng)損。存在負序電流時三相系統(tǒng)的總損耗為六、對通訊線路產(chǎn)生干擾降低負序影響的措施 上面已述及，負序在電力系統(tǒng)中所造成的不良影響，如額外占用系統(tǒng)及其設備容量，造成附加網(wǎng)損，引起系統(tǒng)電壓不對稱，降低發(fā)電機和電動機出力等。 為使電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行和提高電能質(zhì)量，盡可能降低負序是十分必要的。 1. 理論依據(jù) 由負序電流的一般表達式來觀察負序的合成特性： 可見，在各種負荷條件不變的情況下，只要合理安排負荷所在的端口，就能最大程度的使構成負序電流的各分量互相抵消，從而減少總的負序電流。2. 實際措施 （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)補償裝置 （3）牽引變電所換相聯(lián)接 為整體減輕進入電力系統(tǒng)的負序分量，電氣化區(qū)段的各種接線的牽引變電所幾乎無一例外地實行換相聯(lián)接，即輪換接入電力系統(tǒng)的不同相。 大量實踐證明，牽引變電所換相聯(lián)接對減少電氣化鐵道對電力系統(tǒng)的負序影響是十分有效的。牽引變電所換相聯(lián)接 為整體減輕進入電力系統(tǒng)的負序分量，電氣化區(qū)段的各種接線的牽引變電所幾乎無一例外地實行換相聯(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)接三個變電所形成一個循環(huán) 只形成在三個變電所之間局部環(huán)行的負序電流 實際中，由于牽引負荷的

6、隨機變化使三個變電所的負荷電流不斷變化，將隨時在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生負序電流，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)設計時，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，以盡可能減少負序電流進入電力系統(tǒng)。 前面電路有一個缺點，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。 在實際中常采用的是上述換相接法的一個改進，即，讓牽引網(wǎng)的電壓每六個變電所形成一個相位循環(huán)，如下圖所示。 在改進的方法中，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)的負序而言仍然是每三個變電所形成一組對稱聯(lián)接。 現(xiàn)行設計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）按對稱要求規(guī)定供電分區(qū)電壓順序為 、 、 、 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。 圖中三個變電所的接線就是按以上原則得到 的。三個變電所共倒了三次相，所以同單相變電 所一樣，對于電力系統(tǒng)而言，是三個變電所形成 一個完整的換相循環(huán)，但就負序而言，任意 、 、 的三個供電分區(qū)就可完成一組對稱連 接。換言之，三個Vv接線變電所換相后完成兩組 對稱聯(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變壓器接線展開圖完成與電力 系統(tǒng)接線。 已知兩供電臂負荷相分別為 、 ，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