高速铁路牵引供电系统.ppt
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高速牵引供电系统高速牵引供电系统主讲：
张丽西南交通大学电气工程学院一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系二、牵引供电系统供电方式二、牵引供电系统供电方式1、直接供电方式2、吸流变压器（BT）供电方式3、带回流线的直接供电方式4、自耦变压器（AT）供电方式三、牵引变压器接线三、牵引变压器接线一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系高压输电网：
500/220/110kV低压配电网：
35/10/0.38kV电力系统结构一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系优质的供、用电应具有以下特征：
（1）供电电压具有稳定的标称频率、幅值和波形；
（2）保持三相电压和电流的平衡，保证电网最大传输效率；（3）持续稳定和充足的电能供应；（4）低廉的电价；（5）对环境的不良影响较小。
电力系统电能质量的基本要求一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系GB/T12325-2008电能质量供电电压偏差GB/T15945-2008电能质量电力系统频率偏差GB/T15543-2008电能质量三相电压不平衡度GB/T12326-2008电能质量电压波动和闪变GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波GB/T24337-2009电能质量公用电网间谐波GB/T18481-2001电能质量暂时过电压和瞬态过电压电能质量国家标准一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系1、牵引供电系统与电力系统的关系牵引变电所牵引供电系统牵引网单相工频交流单相工频交流25kV25kV馈线回流线接触网钢轨牵引变压器220kV或110kV发电机升压变压器高压输电线路降压变压器用电设备降压变压器三相工频交流三相工频交流一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系牵引供电系统牵引网25kV25kV馈线回流线接触网钢轨一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系电力系统电力系统牵引变压器电能质量公共连接点（公共连接点（PCCPCC）或或供用电协议规定的电能计量点供用电协议规定的电能计量点牵引供电系统与其电源，即三相电力系统（公用电网）之间通过PCC点的电能质量相互约束。
一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系电能质量电压偏差GB/T123252008电能质量供电电压允许偏差交流50Hz电力系统供电电压偏差定义为实测电压与额定电压之差，以额定电压的百分数表示。
35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%；一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系牵引变电所牵引变电所馈线回流线接触网钢轨25kV25kV电压损失概念及计算方法压降：
压损：
矢量差算数差很小，近似工程上一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系计算到负荷端口，系统电压损失表达式如下式中，XS为负荷端口看出的电网等值相电抗，；Q为该相线路传输的无功功率，kvar；UN为线路额定相电压，kV；为负荷功率因数角，感性负荷取正值。
忽略电阻或一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系按三相负荷，系统电压损失表达式如下式中，UN为线路额定相电压，kV；Sk为负荷端口的系统三相短路容量，MVA；ST为负荷三相容量，kVA；负荷功率因数角。
一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系进一步，计算电压偏差式中，Sk为负荷端口的系统三相短路容量，MVA；ST为负荷三相容量，kVA；负荷功率因数角。
一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系牵引供电系统牵引网牵引变电所牵引变电所馈线回流线接触网钢轨负荷的变化使PCC点电压幅值在额定值附近变化减小系统等值阻抗，即选择短路容量大的电源。
25kV25kV减小无功功率在系统的传输，即提高功率因数：
采用交-直-交型电力机车；无功就地补偿一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系电能质量谐波谐波牵引供电系统牵引网牵引变电所牵引变电所馈线回流线接触网钢轨电源为工频（基波）50Hz的正弦波机车为非线性负载，是谐波电流源25kV25kV负载的非线性使得系统的电压、电流波形发生畸变一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系根据GB/T14549-93，电网公共连接点第h次谐波电压含有率HRUh按下式计算式中，Ih为注入电网公共连接点的总h次谐波电流，A；h为谐波次数；Sk为公共连接点的三相短路容量，MVA；UN和UL分别为公共连接点的额定相电压和线电压，kV。
一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系牵引供电系统牵引网牵引变电所牵引变电所馈线回流线接触网钢轨减小系统等值阻抗，即选择短路容量大的电源。
25kV25kV减小注入系统的谐波电流：
采用交-直-交型电力机车；装设滤波器一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系电能质量电压不平衡度牵引供电系统牵引网牵引变电所牵引变电所馈线回流线接触网钢轨三相对称电源（正序）负载的不对称使得系统电压、电流不再对称机车为单相负载25kV25kV一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系大功率单相负荷对系统的冲击，要求系统有足够的承受能力。
采用单相牵引变电所的负序功率等于牵引负荷功率。
GB/T15543-2008三相电压允许不平衡度电力系统公共连接点处的电压不平衡度应满足国家标准（GB/T15543-95）的要求，正常电压不平衡度允许值为2，短时不得超过4。
电压不平衡度一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系式中，I2为注入电网公共连接点的A相负序电流，A；Sk为公共连接点的三相短路容量，MVA；UN和UL分别为公共连接点的额定相电压和线电压，kV。
一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系牵引供电系统牵引网牵引变电所牵引变电所馈线回流线接触网钢轨三相对称电源（正序）负载的不对称使得系统电压、电流不再对称机车为单相负载减小系统等值阻抗，即选择短路容量大的电源。
25kV25kV减小负载的不对称性：
各牵引变电所的循环换相；平衡变压器；补偿装置。
一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系供用电双方的共同努力供用电双方的共同努力来维持好的电能质量来维持好的电能质量牵引供电系统牵引网牵引变电所牵引变电所馈线回流线接触网钢轨电力系统一方面：
电力系统短路容量越大，电能质量越好。
另一方面，作为用户，牵引供电系统本身要采取措施减小对电力系统电能质量的影响。
25kV25kV电力系统短路容量大小是反映该点短路时短路电流的大小，同时也就反映了该点至恒定电压点之间总电抗的大小。
短路容量值越大，说明该点与电源联系越紧密，电气量越稳定。
由电铁负荷产生的谐波、负序以及电压波动等问题对电力系统的影响程度都与之密切相关。
一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一方面：
电力系统短路容量越大，电能质量越好。
一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系世界主要高速铁路国家电铁供电电源电压等级国名国名铁路名称铁路名称最高速度最高速度（km/h）（km/h）供电电压供电电压（kV）（kV）附注附注日本日本东海道新干线东海道新干线300300275275个别站个别站154kV154kV山阳新干线山阳新干线300300275275个别站个别站154kV154kV北陆新干线北陆新干线300275275东北新干线东北新干线260260275275个别站个别站154kV154kV上越新干线上越新干线275275275275法国法国巴黎里昂巴黎里昂30030022522511个站个站400kV400kV巴黎图尔巴黎图尔30030022522511个站个站400kV400kV巴黎加莱巴黎加莱30030022522511个站个站400kV400kV里昂瓦朗斯里昂瓦朗斯300300225225瓦朗斯马赛瓦朗斯马赛350350225225巴黎斯特拉斯堡巴黎斯特拉斯堡35035022522511个站个站400kV400kV一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系世界主要高速铁路国家电铁供电电源电压等级西西班班牙牙马德里塞维利亚马德里塞维利亚25025022022033个站个站132kV132kV，短路，短路容量不小于容量不小于2000MVA2000MVA马德里巴塞罗那马德里巴塞罗那35035040040033个站个站220kV220kV高速铁路普遍采用高电压、大容量电源供电。
韩国电铁接入系统的短路容量韩国电铁接入系统的短路容量韩国国电力力变电所所短路容量短路容量（MVA）（MVA）高速高速铁路路变电所所陵谷陵谷10,14010,140高高阳阳一洞一洞8,4188,418安山安山秋八秋八4,0034,003平平泽清清原原12,28612,286新新清清州州沃川沃川7,5047,504沃川沃川金泉金泉4,3254,325金泉金泉凡川凡川7,6117,611釜山釜山韩国电力系统最高电压韩国电力系统最高电压354kV，下一级是，下一级是154kV，没有，没有220kV的电压等级。
的电压等级。
由于由于354kV不能直接给用户供电，所以电铁的电力系统接入电压等级为不能直接给用户供电，所以电铁的电力系统接入电压等级为154kV，但其系统短路容量很大。
，但其系统短路容量很大。
一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系一、牵引供电系统与电力系统的关系随着电网发展，系统短路容量呈日益加大的趋势，则系统的短路阻抗减小，对牵引供电系统的影响：
使得系统电压损失降低，从而牵引变压器出口电压水平提高，牵引网电压水平提高。
负序电压、谐波电压畸变对系统的影响相对减小；系统结构发生变化，使得负序电流和谐波电流在系统中的渗透发生改变。
牵引变压器进线短路容量增大。
牵引变电所高、低压侧的各种电气设备、开关电器等将承受更大的短路电流。
系统短路容量不可能无限制变大，目前部分地区已经因为短路容量太大导致开关选择的困难。
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