zl-6魏宏伟——电气化铁路电能质量标准.ppt

中铁工程设计咨询集团有限公司电化院,电气化铁路 电能质量标准,提纲,1 引言 2 国内外电气化铁道的牵引电流电压制式 3 电能质量要求 3.1 频率要求 3.2 长时间过电压 3.3 电压偏差要求 3.4 电压暂降要求 3.5 电压中断要求 3.6 受电弓平均有限电压 3.7 其它 4 结束语,电气化铁道采用电力牵引，具有功率大、效率高、能够综合利用各种一次能源、环境友好、运营成本低等优点，被世界各国铁路广泛应用。 我国自1961年开通第一条电气化铁路宝成铁路宝凤段以来，经过50年的建设，电气化铁路营业里程达到35650公里,已居于世界第二位，2012年就可超过俄罗斯42300公里而成为世界第一。同时我国电气化铁道在广泛学习和借鉴国外先进技术和经验，集思广益，博采众长，逐步形成的领先世界的中国电气化铁路标准体系和装备体系设计技术，这些技术为参与国外电气化铁路建设奠定了基础。 但要参与国外电气化铁道的建设，作为电气化铁道,首先要解决的就是用何种电压何种电流来牵引车辆?也就是常说的电流制和电压制式问题，由于各国国情不同，采用的牵引电流电压制式也就不同，我国国内牵引供电电压标准与国外的标准有多大的偏差, 是正偏差还是负偏差？标准值的计算方法有何不同？这些都是在做国外开展电气化铁路工程需要关注和解决的问题，本文就分成几部分来探讨一下。,1、引言,世界电气化铁路主要有三种牵引供电制式，即直流制、单相低频交流制和单相工频工频交流制。不同电流制式又对应不同的电压制式，直流制又分为750V、1500V、3000V等；交流制分为15KV16.7Hz单相交流制、1115kV25H单相交流制、25kV单相工频交流制等,（详见表1不同电流电压压制式的世界电气化铁路里程、其所占比重及采用的国家1）。 这三种牵引供电制式,因其使用的目的不同,标称电压也不相同,在欧州执行EN50163牵引系统的供电电压（详见表2），适用的国家包括奥地利、比利时、捷克共和国、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡公国、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士及英国；在我国执行GBT 10411-2005城市轨道交通直流牵引供电系统（详见表3）和GB1402-2010铁道干线电力牵引交流电压（见表4）。,2 国内外电气化铁道的牵引电流电压制式,不同电流电压压制式的世界电气化铁路里程 表1,欧州标准EN50163的电气化铁道欧州电压系统 表2,GBT 10411-2005城市轨道交通直流牵引供电系统标称电压 表3,GB/T 1402-2010 轨道交通 牵引供电系统标称电压及其容许的极限值 表4,GB/T 1402是修改采用的是IEC60850：2007，自2011年6月1日实施。IEC60850：2007是基于EN50163：2005编制的。两者只有较细小的变化。,IEC60850：2007中铁道干线电力牵引标称电压值及接触网允许电压波动限值 表5,注: Un-标称电压； Umin2-最低的非持久电压不超过2min； Umin1-最低的持续电压; Umax1-最高持续电压； Umax2-最高非持续电压超过20ms但不超过5min； Umax3-持续时间等于20ms的短时过电压 1)对于将来采用直流牵引供电系统的电车及地方铁路应符合750V,1500或3000V标称电压.; 2)这些值是针对比利时的特殊国家情况; 3) 这些值是针对英国的特殊国家情况； 4)16.7Hz;5)50HZ;6)25HZ,参见IEEE16 标准; 7)60HZ 参见IEEE 16 标准; 8)可以用于受地形限制采用25kV较为困难的地方; 9)可以用于受地形限制如山区或海底隧道使牵引变电所间距加长,以及较高交通密度的地方。,EN50163与IEC60850以及GB 1402的牵引电压的电能质量要求的分别是： 3.1 频率要求 EN50163中只反应了50HZ和16.7HZ，IEC60850还增加了60HZ的要求。我国GB1402中交流只有50HZ。IEC60850反映有较为齐全，列述如下： 对于频率50HZ的牵引供电系统是由三相序网决定的的，因此，其频率值同EN 50160 要求。 对于频率16.7HZ的牵引供电系统是不由三相网决定。 在正常运行工况下，测量的大于10S的基波的平均值应满足如下要求： 3.1.1 对于采用同步装置接入到电力系统的要求是: 50HZ1% (49.550.5HZ) 对于一年中99.5%; 50HZ+4%/-6% (4752HZ) 对于接入时间的100% 3.1.2 对于不采用同步装置接入到电力系统的要求是: 50HZ2% (4951.5HZ) 对于一周中99.5%; 50HZ15% (42.557.5HZ) 对于接入时间的100%,3 牵引电压质量要求,3.1.3 对于60HZ牵引供电系统,对频率的限值是从5961HZ. 3.1.4 对于16.7Hz的牵引供电系统 对于采用同步装置接入到电力系统的要求是: 16.7HZ1% (16.516.83HZ) 对于一年中99.5%; 16.7HZ+4%/-6% (15.6717.33HZ) 对于接入时间的100% 对于不采用同步装置接入到电力系统的要求是: 16.7HZ2% (16.3317HZ) 对于一周中99.5%; 16.7HZ15% (14.1619.16HZ) 对于接入时间的100% 3.1.4 对于连接到16.7HZ铁路网的系统来讲: 16.7HZ+2% /-3%(16.1717HZ) 对于接入时间的100% 我国国标GB/T 5945-2008电力系统频率偏差是电力系统正常运行条件频率偏差限值为0.2HZ,当系统容量较小时，偏差限值可以放宽到0.5HZ；冲击负荷引起的的系统频率变化为0.2HZ，根据冲击负荷性质和大小以及系统的条件也可适当变动，但应保证电力网、发电机组和用户的安全，稳定运行以及正常供电。,3.2 长时间过电压 EN50163与IEC60850完全相同，我国GB 1402除电压标称值中无3000V外均相同。 持续时间超过20毫秒的一种过电压,这种过压与负载无关，而且通过电压和时间的变化曲线说明。,C区：长时间过压U/Umax2的比值与时间有关，通过下面的公式进行说明： U=Umax2 * t-K 式中：t = 时间，单位秒（0.02t2） K值由表6确定:,注:Un-标称电压 ;Umax1-最高持续电压；Umax2-最高非持续电压超过20ms但不超过5min；Umax3-持续时间等于20ms的短时过电压 D区：最高的非持久电压Umax2 E区：最高的持续电压Umax1,3.3电压偏差要求 电压偏差要求EN50163与IEC60850以及GB 1402要求也是一致的。均为正常的因负载变化引起的电压增减。只是数值有所不同，EN50160要求电压偏差不超过10%；IEC60038-2002与EN50160是相同，我国国标GB/T12325对电压偏差根据电压等级不同又分为了三个等级，35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过标称电压的10%，20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的7%，220V单相供电电压代名词差为标称电压的+7%,-10%;对供电点短路容量较小、供电距离较长以及对供电电压偏差有特殊要求的用户，由供、用电双方协仪确定。 3.4电压暂降要求 电压暂降EN50163与IEC60850以及GB 1402要求是一致的。称为突然的供电电压的减少到小于Umin2,经过一小段时间后跟着一个电压恢复，通常，电压暂降的期段在10ms至1分钟，电压暂降的深度被定义为电压暂降与标称值间的最小有效电压差值，电压变化不减少到低于Umin2，不称为电压暂降。GB 1402将电压暂降称为供电电压骤降， 需要说明的是欧标EN 50160中对电压暂降定义从供电电压突然降至标称电压的190%，如果电压变化不减少标称值的90%不称为电压暂降。,3.5电压中断要求 电压中断EN50163与IEC60850以及GB 1402要求是一致的，称为在供应端的电压低于标称值的1%，称为电压中断。电压中断可以区分为有计划的和偶然的。在有计划情况下，当消费者提前告之，允许在配电系统中执行有计划的工作；在偶然情况下，因为永久或临时故障，大多数与外部事件有关，设备故障或干扰，一个偶然的中断可以分为长期中断和短期中断，长期中断是由永久故障引起的超过3min的中断，短期故障是由瞬时故障引起的最大不超过3min的中断。 3.6 受电弓平均有限电压 根据欧标EN50388：2005 供电系统与机车车辆匹配技术标准中受电弓平均有均电压值的范围进行了定义：,受电弓最小平均有效电压值（V）,3.7 其它 在我国GB1402中还增加了中时限过电压和短时限过电压两个定义，在IEC60850和EN50163中也有此定义，但定义归到EN50124-2Railway applications Insulation coordination Part 2: Overvoltage and related protection 铁路应用绝缘配合第2部分过电压及相关保护中。,3.7.1 中时限过电压（过电压与时间曲线所示的B区） 定义为由于电流随着开关的变换(如断路器的断开)引起瞬时升高，通常持续时间少于20 ms的电压。 3.7.2 短时限过电压（过电压与时间曲线所示的A区） 定义为瞬时升高持续时间少于20 s的电压(如由于闪电袭击引起的过电压)。 但以上两个两压，在EN50124-以及GB1402中均指出A区和B区的电压数值不予考虑，是因为它们基本上取决于电源和线路负载特性。 4、结束语 本文对我国的牵引供电电压与国际IEC标准和欧州EN标准进行了对比分析，有一些内容是国内与国外相同，有一部分是国内与国