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電力電子技術(shù)的新型牽引供電系統(tǒng)研究

2018-08-20 11:11:13 公務(wù)員之家  點擊量: 評論 (0)
摘要:牽引供電系統(tǒng)存在著諧波、無功、負序等等其自身無法解決的問題。并且對高速鐵路的安全運行構(gòu)成了嚴重的威脅。主要是探究了利用電力電子技術(shù)和構(gòu)成的新型牽引供電系統(tǒng)。

摘要:牽引供電系統(tǒng)存在著諧波、無功、負序等等其自身無法解決的問題。并且對高速鐵路的安全運行構(gòu)成了嚴重的威脅。主要是探究了利用電力電子技術(shù)和構(gòu)成的新型牽引供電系統(tǒng)。新系統(tǒng)具有綜合經(jīng)濟技術(shù)性能優(yōu)越的強大優(yōu)勢,其通信防護效果也比較好。利用電力電子技術(shù)可以有效的濾除諧波,消除系統(tǒng)不平衡現(xiàn)象,實現(xiàn)穩(wěn)定的為用戶供電的目的。主要是從利用電力電子技術(shù)構(gòu)建的新型牽引供電系統(tǒng)優(yōu)勢,來增強供電的可靠性與安全性入手,針對其存在的問題,提出了相應的方案。

關(guān)鍵詞:電力電子;牽引供電系統(tǒng);優(yōu)勢;問題;對策

1利用電力電子技術(shù)構(gòu)建的新型牽引供電系統(tǒng)優(yōu)勢

1.1節(jié)省了自動過分相裝置的投資費用

為了實現(xiàn)自動過分相,限制大部分都安裝自動過分相裝置。這樣的設(shè)備投資巨大,并且日常的維護頻繁,維護的投入也不少,同時也比較復雜的。比如:1000公里左右的鐵路地面自動過分相裝置,其投資超過600萬元。那么采用新型車載自動過分相,只需要在線路旁邊設(shè)置磁鐵,在火車上裝一個控制器,這樣便有限的減少了自動過分相裝置的投資費用[1]。

1.2節(jié)約電價

牽引供電系統(tǒng)中,采用同一端口供電,負荷的均衡性得到良好改善,提高了變壓器負荷側(cè)的功率因數(shù),降低了負序電流不對稱情況,釋放了變壓器的容量,降低了變壓器油溫升,有效的降低了耗電量[2]。

1.3節(jié)省的變壓器有功功率損耗費用

牽引變壓器有功功率的主要損耗,是銅耗和鐵耗。在同相供電系統(tǒng)中,因為負序和諧波功率,可以被潮流控制補償,甚至是消除。那么,牽引負荷三相對稱,牽引變壓器的損耗可以得到降低。

2現(xiàn)有牽引供電系統(tǒng)的主要問題

首先,現(xiàn)在的牽引供電系統(tǒng),為了節(jié)省開支,大部分使用單相工頻交流制。但是這種方式主要是系統(tǒng)三相嚴重不平衡,其交流電氣化的鐵道牽引負荷不平衡。當兩個臂負荷完全相同的情況下,采用平衡變換的變壓器,電流不對稱程度的情況非常嚴重。由于兩臂同時有的負荷小,并且機車類型和機車工作狀態(tài)的負荷有不同。三相總是處于嚴重不平衡的狀態(tài)[3]。其次,換相聯(lián)接后任意3個異相供電臂都有相同負荷時,3個異相供電臂負荷都不同。換相聯(lián)接對三相不平衡的特點,改善效果不明顯程。此外換相聯(lián)接后的分相絕緣器使用,使電力機車安全平穩(wěn)通過存在較大的隱患。并且無論是分相或是分段絕緣器,在電氣上的使用都是相對脆弱的部分。如果有高速列車通過時,絕緣器形成的硬點,都會對受電弓形成嚴重威脅,絕緣器同時也會燒損。并且這給火車司機的操作帶來了很大的不便。再次,是諧波與無功問題帶來的一些問題。我國的電氣化鐵道運行的流器電力機車,在不同的工作狀態(tài)下,其牽引負荷電流相位角的變化幅度不一樣,致使功率因數(shù)也十分不穩(wěn)定。當高速機車處于再生制動時,機車電流反饋牽引網(wǎng),電流相位角變回相對滯后。發(fā)生牽引網(wǎng)短路故障時,故障電流相位角也同樣滯后。正常的工況下,相位角的大幅度變化和牽引負荷電流動態(tài)的波動幅度不同意,這使得補償無功功率的難度加大[4]。

3利用電力電子技術(shù)構(gòu)建的新型牽引供電系統(tǒng)

3.1新型牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

無源對稱補償技術(shù)和電力電子技術(shù),都是解決現(xiàn)有牽引供電系統(tǒng)存在的問題的有效方法。這樣有良好的動態(tài)平衡與補償效果,其結(jié)構(gòu)效果明顯。它主要由牽引主變壓器和平衡變換裝置所構(gòu)成,可以起到變壓平衡變換、補償負載無功和諧波的作用。一般情況下,有源濾波器主要是用于抑制諧波和補償無功,而同相供電系統(tǒng)的平衡變換裝置的另外一個重要功能,就是實現(xiàn)平衡變換。

3.2同相牽引變電所的結(jié)構(gòu)

同相牽引變電所的結(jié)構(gòu),與主變壓器接線的方式以及平衡變換裝置的結(jié)構(gòu)變壓器等等的連接方式有很大關(guān)。有時,可能變壓器接線的方式有很多種,同相AT牽引變電所也就有多種接線類型。比如:三相三橋臂變流器結(jié)構(gòu)或兩“背對背”單相變流器結(jié)構(gòu)等等[5]。

3.3兩單相變流器變電所結(jié)構(gòu)

兩單相變流器構(gòu)成的同相牽引變電所結(jié)構(gòu)(圖)虛線部分是主變壓器,它主要采用的是三相變四相平衡變壓器,其阻抗匹配平衡變壓器構(gòu)成方式清晰可見。

3.4三相四橋臂變流器的結(jié)構(gòu)構(gòu)建

三相四橋臂變流器為核心的平衡變換裝置。主要是通過對平衡變換裝置適當控制,使得各變電輸出的同相位電壓,取消了分相絕緣器,從而可以實現(xiàn)同相供電,達到三相的完全平衡。主要工作優(yōu)勢是。其只需要一臺工作變壓器和一臺平衡變換裝置。并且它的接線簡單,資金投入低,后期維護方便。平衡變換裝置的容量不會受到主變壓器的影響。一旦平衡變換裝置的故障時,系統(tǒng)就可以為無通信提供防護能力,采用最簡單的直供方式,可以保持繼續(xù)供電。平衡變換裝置主要由四橋臂變流器構(gòu)成,其控制方法會比較較復雜一些,如果平衡變換裝置出現(xiàn)一些故障時,牽引網(wǎng)將可能會失去通信防護的能力。

本文主要是對新型的同相牽引供電系統(tǒng),開展了一些談?wù)摚饕治隽嘶跓o源對稱補償技術(shù)等等。隨著我國高速鐵路的迅速發(fā)展,對于同相牽引供電系統(tǒng)的運行和控制的研究也是十分必要的。本文從利用電力電子技術(shù)構(gòu)建的新型牽引供電系統(tǒng)優(yōu)勢入手開始探討,詳細分析了其實施的客觀必要性。此外,本文主要討論了控制器的控制模式,以及牽引變電所的運行方式。以期可以為同相供電系統(tǒng)應用的推廣提供重要基礎(chǔ)。

作者:林艷 單位:平潭綜合實驗區(qū)傳媒中心

參考文獻

[1]張秀峰,連級三.利用電力電子技術(shù)構(gòu)建的新型牽引供電系統(tǒng)[J].變流技術(shù)與電力牽引,2007(3):49-54+59.

[2]何曉瓊.基于多電平三相-單相變換器的貫通式同相牽引供電系統(tǒng)研究[D].西南交通大學,2014.

[3]李猛.新型同相牽引供電系統(tǒng)仿真的研究[D].大連交通大學,2008.

[4]盧海霞.基于交直交逆變器新型牽引供電系統(tǒng)的研究[D].大連交通大學,2008.

[5]陳民武.牽引供電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與決策評估研究[D].西南交通大學,2009.

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責任編輯:電力交易小郭

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