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電能質(zhì)量
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深度解析高鐵電能質(zhì)量問(wèn)題!

返回列表來(lái)源:領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時(shí)間:2016-11-17加入收藏關(guān)注:-

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          2016年8月13日,由北京西開(kāi)往深圳北站的G79次高鐵發(fā)生停電故障,上千人被困在40+℃的車廂內(nèi),持續(xù)近2小時(shí),不少孩子和老人出現(xiàn)了不適和脫水現(xiàn)象。高鐵安全穩(wěn)定運(yùn)行與其電網(wǎng)電能質(zhì)量密不可分,如何保障高鐵電網(wǎng)電能質(zhì)量成為了當(dāng)下討論的熱點(diǎn)。


中1

圖1    2020年高鐵規(guī)劃圖

          到2020年,中國(guó)將新建高速鐵路1.6萬(wàn)公里以上,形成以“四縱四橫”高鐵為主骨架的快速鐵路網(wǎng),現(xiàn)在高鐵運(yùn)行時(shí)速達(dá)到300km/h,提速至350km/h的呼聲也在不斷增強(qiáng)。

       高鐵的安全穩(wěn)定運(yùn)行與高鐵電網(wǎng)的電能質(zhì)量密不可分,電能質(zhì)量問(wèn)題可以導(dǎo)致電網(wǎng)電力故障和列車電力設(shè)備故障。要想弄清楚高鐵電網(wǎng)的電能質(zhì)量問(wèn)題首先需要了解一下高鐵的驅(qū)動(dòng)原理。
       一、高鐵驅(qū)動(dòng)原理:
       牽引供電系統(tǒng)為高鐵提供電力,高鐵依靠電力來(lái)獲得動(dòng)力。基本原理為:高速列車通過(guò)受電弓與接觸網(wǎng)接觸將高壓交流電取回車內(nèi),然后通過(guò)變壓器降壓和四象限整流器轉(zhuǎn)換成直流,在經(jīng)過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成可調(diào)幅調(diào)頻的三相交流電,輸入三相異步/同步牽引電機(jī),通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)車輪運(yùn)行。


圖片2

圖2    高鐵驅(qū)動(dòng)原理


       二、高鐵電能質(zhì)量分析:
       高鐵是一種特殊的大功率單相負(fù)荷,對(duì)于三相對(duì)稱的電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō),高鐵牽引負(fù)荷具有波動(dòng)性、非線性、不對(duì)稱性等特點(diǎn)。
       1、負(fù)荷波動(dòng)與沖擊
       列車在運(yùn)行中的加速、惰行、制動(dòng)等因素都會(huì)引起牽引變電站負(fù)荷的波動(dòng),特別是列車從一個(gè)供電支變換到另一個(gè)供電支時(shí),其瞬間造成的負(fù)荷波動(dòng)和沖擊是非常巨大的,巨大的負(fù)荷波動(dòng)和沖擊會(huì)引起電網(wǎng)電壓的異常波動(dòng)。圖3是高鐵牽引變電站24小時(shí)內(nèi)有功功率變化情況,可以看出高鐵牽引變電站負(fù)荷波動(dòng)和沖擊非常大。


中2

圖3    牽引變電站有功功率曲線

        2、非線性
       從高鐵的驅(qū)動(dòng)原理可以看出,高鐵采用交-直-交的PWM變流器技術(shù),把工頻交流電經(jīng)過(guò)整流逆變轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)幅調(diào)頻的三相交流電為牽引電機(jī)供電,這是一個(gè)非線性的過(guò)程,不可避免的會(huì)產(chǎn)生的大量的諧波。此外,整個(gè)列車電源還要向車內(nèi)的空調(diào)、照明等非線性負(fù)荷供電,這些非線性設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生大量的諧波。
       3、不對(duì)稱性
       高鐵采用單相供電制,且牽引網(wǎng)兩個(gè)供電支的負(fù)荷不可能保持一致,因此對(duì)于三相電網(wǎng)來(lái)說(shuō),屬于不對(duì)稱性負(fù)荷,會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電流,造成牽引變電站外接電網(wǎng)三相不平衡。

          三、高鐵電能質(zhì)量危害
           高鐵在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的諧波、負(fù)序分量以及電壓波動(dòng)等電能污染,對(duì)高鐵電力系統(tǒng)的安全性、可靠性造成了嚴(yán)重的影響。高鐵電網(wǎng)電能污染對(duì)高鐵電力系統(tǒng)主要有以下影響:
          1、影響電網(wǎng)的安全性和可靠性:高鐵列車運(yùn)行產(chǎn)生的大量高次諧波通過(guò)牽引變壓器注入牽引變電站,引入電力系統(tǒng),并與系統(tǒng)的“背景負(fù)荷”產(chǎn)生的的負(fù)序源疊加,使得系統(tǒng)內(nèi)部電網(wǎng)的3次、5次諧波在諧振時(shí)嚴(yán)重放大,進(jìn)而導(dǎo)致電網(wǎng)故障;
          2、影響電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行:高鐵牽引負(fù)荷產(chǎn)生的諧波和負(fù)序分量會(huì)造成設(shè)備損壞,減少設(shè)備壽命或降低效率,甚至?xí)?duì)計(jì)算機(jī)、通信、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置等設(shè)備造成工作失誤或性能劣化,可能導(dǎo)致越級(jí)跳閘而擴(kuò)大事故或者導(dǎo)致主變、線路跳閘。
          可以看出高鐵電網(wǎng)電能污染不僅影響鐵路自身小局域電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定,也會(huì)通過(guò)牽引變電站對(duì)外部電網(wǎng)造成影響。無(wú)論是對(duì)自身電網(wǎng)還是對(duì)外部電網(wǎng)的影響,Z終都會(huì)威脅到高鐵運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。


          [北京領(lǐng)步]是專注企事業(yè)單位用電異常問(wèn)題治理的專家,致力于開(kāi)發(fā)前端技術(shù)和產(chǎn)品,推動(dòng)整個(gè)諧波治理行業(yè)。為各類諧波治理用戶提供“24小時(shí)技術(shù)咨詢”“免費(fèi)檢測(cè)分析”“方案設(shè)計(jì)與性價(jià)比評(píng)估”,了解更多<諧波治理>方案,歡迎點(diǎn)擊我們的在線客服進(jìn)行咨詢,或者直接撥打全國(guó)統(tǒng)一服務(wù)熱線400-056-5258,我們期待您的來(lái)電!



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