論文-鐵路10KV電力線路長距離供電技術(shù)

PAGEPAGE2鐵路10KV電力線路長距離供電技術(shù)Xx（xx工程有限公司，北京，100000）摘要：分析影響10KV電力線路電壓損失的主要因子，找出影響長距離供電的原因，通過采取一系列的措施，提高鐵路10KV線路的供電距離，解決實際問題，提高鐵路電力運(yùn)行的穩(wěn)定性和供電半徑。在處理問題的同時，又增強(qiáng)了鐵路電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，有利于鐵路的長久穩(wěn)定運(yùn)營，降低故障造成的損失。關(guān)鍵詞：影響；電壓損失；因子；長距離；供電；穩(wěn)定性；措施LongdistancepowersupplytechnologyforrailwaypowerlineXx(xx，Beijing100000，China)Abstract：Themainfactorsthataffectthevoltagelossofpowerlinesareanalyzed,findoutthereasonsthataffectthelongdistancepowersupply,bytakingaseriesofmeasures,improvingthepowersupplydistanceofrailway10kvline,tosolvepracticalproblems,Improvethestabilityandpowersupplyradiusofrailwaypowersystem.Whiledealingwiththeproblem,thereliabilityandstabilityoftherailwaypowersystemareenhanced,whichisbeneficialtothelong-termstableoperationoftherailwayandthelosscausedbythefailure.Keywords：Influence；voltageloss；factor；longdistance；powersupply；tability；measures前言目前，鐵路電力供電系統(tǒng)基本采用10KV等級線路，鐵路配電所供電半徑在20km~30km，在實際運(yùn)行中，為了保障鐵路的不間斷運(yùn)行，在處理緊急故障時為實現(xiàn)不間斷的供電，需要進(jìn)行跨所長距離供電，所以研究鐵路的長距離供電技術(shù)，提高配電所供電半徑和線路的供電距離是一項長期很有意義的工作。1供電距離要求線路供電距離是電力線路按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輸電所能輸送的最遠(yuǎn)距離，電壓的壓降要求限制了線路的供電距離。雖然供電線路單位長度的阻抗值很低，但當(dāng)線路長了時候,由于長距離的積累，阻抗成為一個不可忽略的數(shù)值，當(dāng)線路上有電流通過時，由于線路存在阻抗，在線路的阻抗部分就會分擔(dān)一部分電壓產(chǎn)生電壓降差，就造成在線路的末端電壓比電源端要低。線路越長其阻抗就越大，線路上產(chǎn)生的電壓降就越大，線路末端的電壓就越低。根據(jù)一般規(guī)定，10kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的土7％。配網(wǎng)線路供電能力的一個基礎(chǔ)性指標(biāo)就是供電距離。在滿足電能質(zhì)量要求的情況下，傳輸相同的電量，供電距離越遠(yuǎn)，說明供電能力就越強(qiáng)，增大供電半徑，能節(jié)約大量的電力建設(shè)資金和采用更靈活的供電方式。規(guī)定中幾個重要的電能供電指標(biāo)：電力系統(tǒng)頻率偏差：正常頻率偏差允許值為±0.2Hz，容量較小的電力系統(tǒng)，偏差可放寬到±0.5Hz，實際生活中，大型電網(wǎng)一般都保持在不大于±0.1HZ范圍內(nèi)。壓降偏差：根據(jù)GB/T12325-2008規(guī)定：35kV及以上供電電壓偏差的絕對值不超過額定電壓的10％；20KV、10KV及以下線路三相供電電壓偏差不超過額定電壓的土7％；低壓單相供電電壓允許偏差為額定電壓的土7％～10％。不平衡電壓：根據(jù)GB／T15543-2008規(guī)定：電網(wǎng)中負(fù)荷正常電壓不平衡度允許值為2％，短時不得超過4％。每個用戶電壓不平衡度一般規(guī)定不超過1.3％。電力震蕩諧波：根據(jù)GB／T14549--93《電能質(zhì)量-公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定：6～220kV各級公用電網(wǎng)電壓(相電壓)總諧波畸變率是0.38kV為5.0％，6～10kV為4.0％，35～66kV為3.0％，110kV為2.0％。波動和閃變：GBl2326--2008如《電能質(zhì)量一電壓波動和閃變》中規(guī)定：在公共供電點的電壓波動允許值：10kV及以下為2.5%，35～110kV為2％，220kV及以上為1.6％2產(chǎn)生壓降的主要影響因素及改善措施

電壓損失的影響因子

供電線路中的電壓損失主要來源于有功功率和無功功率在線路中電阻所產(chǎn)生的壓降值。在高壓線路中，無功功率在電抗上的壓降是電壓損失的主要組成，而在低壓電路及電纜線路中，線路中存在的電阻對電壓損失的影響較大。

供電線路的有功及無功功率一定時，電壓損失大小則主要取決于線路中的電阻及電抗值的大小。電阻或電抗加大，則電壓損失增多；電阻或電抗減小，電壓損失減少。如果用電的功率因數(shù)選擇較低或是三相用電不平衡，負(fù)載不均衡，也會造成線路中的電壓損失過多。

改善電壓損失的措施

（1）減少供電線路的阻抗值

供電線路中形成的電壓損失主要是源于供電系統(tǒng)中存在阻抗的電氣設(shè)備，包括變壓器裝置及線路電纜等。因而可通過降低電能在經(jīng)過變壓器的變壓次數(shù)，合理增加導(dǎo)線的橫截面積、或是調(diào)整線路的布局以盡量減少其所需長度等措施降低配電網(wǎng)系統(tǒng)中的阻抗值，從而達(dá)到降低電壓損失的目的。然而在進(jìn)行導(dǎo)線橫截面的加大及調(diào)整線路的布局時，需綜合考慮到實際情況及成本的投入，避免投資過高而運(yùn)行效率不理想。

線損高的原因①電網(wǎng)三項負(fù)荷分配不均，引起中性線電流增大，造成損耗增大；②低壓線路無功補(bǔ)償不足，造成功率因數(shù)普遍較低；③設(shè)計上未能合理選配變壓器，負(fù)荷增長慢，配電變壓器容量過大，還存在著“大馬拉小車”現(xiàn)象，造成線路輕載或空載，損耗高；④高能耗配電變壓器還有相當(dāng)數(shù)量沒有更換或改造，至今仍在電網(wǎng)中運(yùn)行；⑤改造工藝質(zhì)量欠佳，造成電線接頭、搭頭電阻過大，增加發(fā)熱損耗；⑥沒有把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)，使用劣質(zhì)產(chǎn)品，絕緣性能容易造成穿弧漏電；⑦運(yùn)行維護(hù)不力，造成絕緣子積塵嚴(yán)重，霧雨天產(chǎn)生泄露電流，線路通道不暢，樹障清除不徹底，以致造成導(dǎo)線碰樹漏電；⑧統(tǒng)計線損與理論線損計算口徑不一直或由于理論的誤差引起損失。（2）調(diào)整供配電系統(tǒng)的工作方式

在發(fā)電廠的工作方式為一班制或是兩班制進(jìn)行時，因在工作時間范圍內(nèi)負(fù)載較重，而電壓較低，因而需將變壓器中高壓線圈的分接頭調(diào)整在-5%左右的地方，然而這種做法卻帶來另一種問題，因夜間工作時，所驅(qū)動的負(fù)載可能會減少，導(dǎo)致電壓過高。這種情況下，若能中斷變壓器裝置的運(yùn)行，使用與之連接的低壓聯(lián)絡(luò)線執(zhí)行供電功能，如此可盡量降低變壓器裝置在電能上的消耗，同時因使用低壓聯(lián)絡(luò)線取代其工作而使得線路中的電壓損耗有所增加，從而減少過電壓的危害。變電所中若使用2臺變壓器同時并行工作，則在負(fù)載較少的情況下可停止其中1臺變壓器的運(yùn)行，從而達(dá)到降低過電壓的效果。

（3）利用無功功率補(bǔ)償方式改善電壓損失

因在供配電系統(tǒng)中使用許多感性負(fù)載設(shè)備，如變壓器本身、感應(yīng)型電機(jī)、高頻爐等等，這些設(shè)備將在工作過程中產(chǎn)生無功功率，且使得相位發(fā)生滯后，從而造成系統(tǒng)用電功率因數(shù)的降低，增大其電壓損失值。故可使用一些設(shè)備如并聯(lián)式電容器及同步補(bǔ)償裝置產(chǎn)生在相位上比較超前的無功功率，從而抵消因感性負(fù)載形成的相位上滯后的無功功率的影響，這種方式即是無功功率補(bǔ)償。在實際應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)，相比于同步補(bǔ)償裝置，使用并聯(lián)式電容器在無功功率補(bǔ)償上性能更佳，因而在供配電系統(tǒng)功率補(bǔ)償上并聯(lián)電容量的應(yīng)用較多。此外，若使用特定的無功功率補(bǔ)償裝置，不僅可有效改善線路中的電壓損失情況，同時也具備經(jīng)濟(jì)節(jié)約性，減少經(jīng)濟(jì)上的損失。

綜上所述，在供配電線路中可通過增加導(dǎo)線截面積、減少線路長度及使用高壓輸電等多種方式降低電能在輸電線路中的損耗，達(dá)到降低電壓損失的目的。然而在實際應(yīng)用時，需根據(jù)其實際供電情況，并充分兼顧到成本投入、用電設(shè)備的使用等多種因素，從而選擇經(jīng)濟(jì)實用性高的方式。

因在供配電系統(tǒng)中，傳輸線路是必不可少的，因其阻抗的存在，電流在流經(jīng)電纜、母線等線路時，必然會消耗部分電能，轉(zhuǎn)為熱能或其他形式，造成能量的浪費(fèi)。因而在實際采取措施改善電能損耗情況時，電壓損失并不能完全降到為零。因電壓損失受阻抗、輸電電壓、有功無功功率等制約，在實際應(yīng)用中，可合理調(diào)整這些參數(shù)，以實現(xiàn)輸電線路節(jié)能的經(jīng)濟(jì)、高效性。

3提高鐵路10KKV線路供電距離考慮到用電的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性，一般情況下供電距離不會太長，但是在某些情況下（如鐵路貫通線），單方向供電，適當(dāng)延長供電距離是很有必要的。由于線路存在著阻抗，所以在負(fù)荷電流流過時要產(chǎn)生電流損耗。按規(guī)定，高壓供電線路電壓損耗一般不超過線路額定電壓7%，從變壓器低壓側(cè)母線到用電設(shè)備受電端的低壓線路的電壓損耗一般不超過用電設(shè)備額定電壓的7%，對視覺要求較高的照明電路則為2-3%，如線路的電壓損耗超過了允許值，則應(yīng)適當(dāng)增加導(dǎo)線的截面。使之滿足電壓損耗要求。

電壓損耗計算公式：u%=LU%P30

u%——電壓損耗的百分?jǐn)?shù)可根據(jù)導(dǎo)線截面和負(fù)荷功率因數(shù)查表求出，

P——線路負(fù)荷（KW）

L——線路長度（KM）

也可以用另外一個公式：

ΔU=Σ（pR+qX）/Ue

式中負(fù)荷為p+jqR為線路阻抗，X為線路電抗

線路損耗的百分值為：ΔU%=100ΔU/Ue降低體系架構(gòu)內(nèi)的電壓損耗，可采用以下措施：（1）有效減少線路中的電抗。供電線路和變壓設(shè)備的電抗是造成供電系統(tǒng)內(nèi)電壓損耗的重要因素。因此，為了有效調(diào)整線路電壓到正常值范圍內(nèi)，需要采取積極的措施。降低電壓耗損。具體做法是，用電纜取代架空線、適當(dāng)增加導(dǎo)線電纜的截面積或者有效減少系統(tǒng)的變壓級數(shù)。需要注意的是，如果增加導(dǎo)線電纜的截面積，那么對線路的投資就會增加，因此在采用此法前，要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的分析比較。（2）適當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行方式。由于線路架構(gòu)內(nèi)的電壓損失，使得變壓器二次測定的電壓偏低。因此，需要調(diào)整變壓器連接的高壓線圈的分接頭，將其調(diào)整到比原來增大2.5%的位置，同時適當(dāng)改變二次母線的電壓，使供電線路電壓恢復(fù)到正常值內(nèi)。（3）使用無功功率補(bǔ)償裝置。在長距離的供電線路中，會存在大量的感性負(fù)荷，如變壓器、氣體放電燈、異步電動機(jī)等，導(dǎo)致架構(gòu)線路中出現(xiàn)大量相位滯后的無功功率，降低了功率因數(shù)，增大了線路電壓損失。因此，在體系架構(gòu)內(nèi)，可以使用具有補(bǔ)償特性的裝置，如同步特性的電動機(jī)等，以增加用電單位的功率因數(shù)。4總結(jié)提高鐵路10KV線路的供電距離有著很大的實際意義，我們通過減少線路阻抗、調(diào)整運(yùn)行方式、使用無功補(bǔ)償裝置等各種可有效減低線損問題。在實際運(yùn)營中，我們既要考慮經(jīng)配電所濟(jì)運(yùn)行供電半徑，又要考根據(jù)路自身的特點和運(yùn)營需要進(jìn)行合理的調(diào)整，把各種先進(jìn)技術(shù)經(jīng)過合理的改進(jìn)和變通應(yīng)用進(jìn)來，通