（电力系统及其自动化专业论文）电气化铁路对电网电能质量的影响及防治措施.pdf

t h ee f f e c to ng r i dp o w e r q u a l i t ya n dt h ei m p a c tc o n t r o l m e a s u r e so ft h ee l e c t r i f i e dr a i l w a y a bs t r a c t t h ee l e c t r i f i c a t i o nr a i l r o a di sak e y s t o n e d e v e l o p m e n t t r a f f i ci no u r c o u n t r y a l o n gw i t h t h ed e v e l o p m e n to ft h ee c o n o m y ，u n d e rc u r r e n tc h a r g e d e l e c t r i c a ln e t w o r kc o n d i t i o n ，w h i l er a i l w a ye l e c t r i f i c a t i o ni sf l y i n gr a p i dd e v e l o p m e n t ， h a sa l s oh a dt h ev e r yt r e m e n d o u si n f l u e n c et ot h ep o w e r s u p p l ye l e c t r i c a ln e t w o r k ，e x p o s e s o m ep r o b l e ma n di r r e g u l a r i t y t h ee l e c t r i cl o c o m o t i v ep o w e ra n dt h ed r i v i n gm o d e o fh i g h - - p o w e rs i n g l e - p h a s er e c t i f i e rl o a dc h a r a c t e r i s t i c so ft h et r a c t i o np l a ya n i m p o r t a n ta n dd e c i s i v er o l e ，s u c ha sl e a dt ot h ee m e r g e n c eo fn e g a t i v es e q u e n c e c u r r e n t ，t h r e e - p h a s ep o w e rg r i dc a u s e da s y m m e t r y ；h a r m o n i c sg e n e r a t e df r o mt h e v o l t a g ew a v e f o r md i s t o r t i o n ； a n dt h ep h e n o m e n o no fl o wp o w e rf a c t o r a st h e i m p r o v e m e n to fe l e c t r i c a ll o a dc a p a c i t yl o c o m o t i v ea n dt h ec o n t i n u o u so p e r a t i n g s p e e d ，p o w e rl e v e lw i l lb es u b s t a n t i a li n c r e a s e d ，a n dt h ei m p a c to nt h ep o w e rg r i d w i l lb ei n c r e a s e de i t h e r h o wt o i m p a c to nt h ep o w e rs y s t e m s r e d u c e dt oa m i n i m u m ，b e c o m eam u s ts e r i o u s l yc o n s i d e ra n de f f o r t st or e s o l v et h ep r o b l e m b e i j i n g - s h a n g h a ir a i l w a ye l e c t r i f i c a t i o ni san a t i o n b u i l d i n gk e yp r o j e c t d u r i n g t h e11 仙f i v e - y e a rp l a np e r i o d ，a n h u is a n j i et r a c t i o ns u b s t a t i o ni ss u p p l i e df r o m a n h u ij i a s h a ns u b s t a t i o np o w e rs u p p l yg r i d a c c o r d i n gt ot h ee l e c t r i c i t yb r a n c h a n dr a i l w a yd e p a r t m e n t so fp o w e rq u a l i t yr e q u i r e m e n t s ，t h ep a p e rf o c u s e so nt h e c o m p o s i t i o na n dt h ev o l t a g ec o n t r o lp r i n c i p l e so ft h ec o n t r o l l e rs v ca n ds v g d e s i g n st h et w oi np r a c t i c a le n g i n e e r i n gi nt h ec o n f i g u r a t i o na n do p e r a t i o nm o d e f o r2 7 5k vb u ss i d eh a r m o n i ca n dr e a c t i v ec o n t r o lc o m p e n s a t i o no ft h es a n j i e t r a c t i o ns u b s t a t i o na n dt h es t a b i l i t yw h i c hi m p r o v et h e i rl o c a lp o w e rg r i da n dt h e r o l eo fr e l a t e dt e c h n i c a lp a r a m e t e r sw e r ec o m p a r e d 一 k e yw o r d s ：r e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i o n ；h a r m o n i c ；s v cc o n t r o l ；n e g a t i v es e q u e n c e ； s v gc o n t r o l 插图清单 图2 1 电气铁道的供电系统简图4 图2 2y ，d l l 牵引变压器8 图2 3y ，v 牵引变压器8 图2 4 ( a ) 斯考特变压器的系统9 ( b ) 原理接线图9 ( c ) 电压相量图9 图2 5 牵引网的b t 供电方式1 0 图2 6 牵引网的a t 供电方式1 0 图2 7 直供加回流线( d e f ) 11 图2 8 各类牵引变压器接线型式对负序电流的合成相量图和响应曲线1 6 图3 1晶闸管投切电容器2 3 图3 2t s c 的容量组合2 3 图3 3 三角形接法t c r 中的相、线电流波形2 3 图3 4t c r 基波电压电流特性曲线2 3 图3 5t c r - + - f c 的电压电流特性曲线。2 3 图3 6t c r 装置典型接线2 6 图3 7 并联电容器或滤波器的t c r 补偿器的功率损耗特性一2 6 图3 8 磁阀式可控电抗器结构原理图2 3 图3 9 可控饱和电抗器型静止无功功率补偿装置原理一2 3 图3 1 0 裂心式可控电抗器结构原理图2 8 图3 1 1s v g 的电路基本结构一3 1 图3 1 2s v g 等效电路及工作原理( 不考虑损耗) 3 1 ( a ) 单相等效电路( b ) 相量图3l 图3 1 3s v g 的电压一电流特性3 1 图4 1 系统主接线3 4 图4 2s v g 系统配置3 5 图4 3 固定滤波器示意图3 6 图4 4s v c 方案主接线3 7 表格清单 表2 1 不同输入功率对应的功率因数表6 表2 2 不同输入功率的谐波含有率一6 表2 3 牵引变压器接线型式7 表2 4 不平衡负荷运行限值：1 4 表2 5 不同的牵引变压器接线型式的负序电流合成公式及模值1 5 表3 1 投入电容器组的组合2 3 表3 2 对称控制下t c r 中谐波电流最大含有率2 5 表3 3 不对称控制下t c r 中谐波电流最大含有率2 5 表3 4 磁阀式可控电抗器最大谐波电流2 9 表3 5 各种型式静补装置的比较2 9 表4 1 不同输入功率的谐波含有率3 4 表4 2 拱项温度管理期模糊控制规则表3 4 表4 3a = 0 7 时的模糊控制规则表一3 5 表4 4a = 0 7 时的模糊控制规则表3 6 表4 5a = 0 7 时的模糊控制规则表3 8 表4 6 校正f l 后的模糊控制规则表3 8 表4 7h 查询表3 9 表4 8 模糊值和实际值之间对应关系表3 9 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除文中特另, j j n 以标志和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果。也不包含为获得金胆王些态堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位做储签名胁1 辛k 扣赫年 学位论文版权使用授权书 ( 2f 扫白 本学位论文作者完全了解盒魍王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权金起王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：片多、j 爿。 签字日翟乡b 舻年9 弓7 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签 签字日期：扩年妇乡e t 电话： 邮编： 致谢 硕士生活即将结束、硕士毕业论文即将完成之际，我将我的感激和谢意诉 诸笔端，希望以此表达我对于那些曾经给予过我无私帮助和关怀的人们的最诚 挚的感谢和祝福。 在此，我首先衷心感谢我的导师一丁明教授对我的指导与帮助。在课题的 研究期间，导师从选题、论文的撰写、审稿以及生活等各方面都给予了极大的 关心和支持。在学习与科研上经常和我们进行交流、指导。导师严谨的治学态 度、务实的工作作风、渊博的知识、高深的学术造诣和锐意进取的科学探索精 神令人敬仰。从导师那里所学的知识和所受的熏陶将使我终身受益，将是我未 来学习的榜样。值此论文完成之际，谨向导师丁明教授致以衷心的感谢和崇高 的敬意。 在论文撰写完成之即，感谢石雪梅等同学给我的鼓励和帮助。 感谢百忙之中抽出大量时间和精力对本文进行评阅、审查，并提出宝贵意 见的各位老师! 此外，还要感谢所有关心我的家人、老师、同学和朋友，他们在学习和生 活中给了我大力的支持和热情的帮助，使我能够顺利地完成学业，并不断超越 自己，迎接新的挑战! 作者：朱刘柱 2 0 0 8 年3 月2 5 日 第一章引言 1 1 论文的研究意义 电气化铁路是当前我国重点发展的交通方式，它可以提高铁路运输能力、 改进铁路运营，同时也有利于实现资源的合理分配、降低运营成本、保护生态 环境等，因此，和其它牵引方式相比，电气化在铁路运输中显示出无可比拟的 优越性。国务院批准的中长期铁路网规划明确，到2 0 2 0 年，我国铁路总里 程将达到1 0 0 ，0 0 0 k m ，其中电气化铁路为5 0 ，0 0 0 k m ，铁路电气化率约为5 0 ， 承担的运量比重在8 0 以上。 世界上第一条电气化铁路，是德国的西门子公司和哈尔斯克公司于18 7 9 年在柏林贸易展览会上铺设的随后，随着经济和科学技术的发展，全世界电气 化铁路营业里程逐年增加。到9 0 年代初，在13 0 余万公里的铁路中，电气化铁 路有1 8 万公里，占铁路总里程的1 3 8 。我国的铁路电气化工程建设，是从 19 5 8 年6 月开始的19 6 1 年8 月l5 日，第一条电气化铁路一宝成线宝鸡至风 州段建成通车，揭开了我国电气化铁路建设的序幕至2 0 0 5 年，我国电气化铁道 通车里程己达二万余公里，铁道运输用电量达到2 3 0 亿千瓦时，铁道电气化率 接近3 0 。由于新材料和新技术不断被应用于电气化铁路中，电气化铁路在数量 和质量上都将迅速发展。如今，电气化铁路己成为世界各国铁路现代化的重要标 志其运输能力大、行驶速度快、消耗能源少、运营成本低、工作条件好对运 量大的干线铁路和具有陡坡、隧道的山区干线铁路实现电气化，在技术和经济 上均有明显的优越性。 由于电气化铁路电力机车牵引定数比一般内燃机车和蒸汽机车提高约 4 0 5 0 ，时速在6 1 5 的坡度上可提高5 0 1 0 0 以上，加之电力机车整备时 间、启动均短于其他类型机车，因此将大幅度提高铁路运输能力。而且电力牵 引有利于提高能源的利用率但是，电气化铁路电力机车是大功率单相整流负荷， 对于三相对称的电力系统供电来说，电气化铁路牵引负荷具有非线性、不对称 和冲击性等特点，将产生三相不平衡的谐波电流和基波负序电流注入系统，引 起公共连接点母线的谐波电流、谐波电压、三相电压不平衡度等多项电能质量 指标超标，严重影响了电力系统安全、经济、稳定运行和电力用户的安全用电， 造成发电机跳闸，继电保护误动作，发电机转子烧坏，电力电容器及用户的电 动机等用电设备的损坏。所以，根据国家有关标准必须对此类负荷接入电网后 所产生的谐波、负序、电压闪变等进行分析论证。如不能满足国家标准所规定 的允许值，则必须采取补偿措施。 随着电气化铁路的比重增加，对系统各组成部分及其相互关系的研究提出 了更高的要求电力牵引系统还存在有若干技术难题尚未有效的解决，诸如谐波、 无功、负序、弓网关系、故障探测、继电保护等深层次的问题，使系统很难达 到最优化的运行状态在重载及高速电气化的铁路中这些问题更加突出，将会严 重影响到我国铁路电气化的发展。因此提高电网系统的可靠性及电能质量已迫 在眉睫，具有十分重要的意义。 1 2 研究现状 在我国现行电网条件下，电力机车运行时，对供电电网产生了很大的影响。 电力机车的供电和驱动方式决定了大功率单相整流牵引性的负荷特性，因此具 有以下特点：1 不对称性，产生负序电流，引起电网三相不对称2 非线性，产 生谐波，引起电压波形畸变3 冲击性，引起电压波动4 功率因数低。在畸变系 统中，谐波同时影响了系统的无功功率和功率因数，并且产生谐波的装置一般 也要消耗基波无功，补偿谐波的装置一般也是补偿基波无功的装置。因此谐波 与无功密不可分。 解决谐波问题的主要思路有两个，一是设置滤波装置；一是对电力电子装 置自身进行改造，使其不产生谐波，并且功率因数可控制为1 。这两种思路派生 出两个研究方向：电力滤波器及单位功率因数变流器。目前，采用以静止同步补 偿器( s t a t i cs y n c h r o n o u sc o m p e n s a t o r s t a t c o m ，也简称为静止无功发生器， s t a t i cv a rg e n e r a t o r ，以下简称s v g ) 、固定滤波器( f i l t e rc o m p e n s a t o rf c ) 等 的谐波抑制方案，可以提高功率因数，降低电能损耗，同时解决电铁牵引负荷 对电网造成的谐波、负序、电压波动等电能质量问题，有效的保障电网的安全 经济运行，达到节能增效的目的，但是还存在一些问题： ( 1 ) 在检测方面，现有的方法存在着难以克服的缺点。检测速度受到检测原 理或实现方法的限制，其精度对电网频率变化敏感，电压波形畸变对检测精度 影响较大。 ( 2 ) 在控制技术上以满足系统实时性控制要求的同时，必须考虑到电力系统 及补偿装置的非线性，需研究新的控制策略，非线性控制、自适应控制、参数 预估控制等以改善补偿性能。 ( 3 ) 在提高装置运行可靠性方面，如过流、过压保护、各种故障的诊断， 电磁兼容等问题，需要进一步研究。 1 3 论文工作介绍 本文围绕影响电能质量和系统稳定的主要问题展开了一系列研究，根据工 程实际，设计控制策略，提出多种方案，硬件实现。本文内容主要包括： 1 ) 详细分析电气化铁路对电力系统的影响、及改善影响的措施。 2 ) 根据分析，考虑可行性，可靠性等设计几种综合治理方案并进行比较。 3 ) 综合各方面因素，将最终的设计的方案投入安徽三界电网治理的运用。 2 第二章电气化铁路对电网的影响 2 1 电气化铁路简介 电气化铁路由接触网、铁道及电力机车构成，当然还包括各运行机构、指 挥自动化系统及其他相关部分。和传统的蒸汽机车或柴油机车牵引列车运行的 铁路不同，电气化铁路是指从外部电源和牵引供电系统获得电能，通过电力机 车牵引列车运行的铁路。它包括电力机车、机务设施、牵引供电系统、各种电 力装置以及相应的铁路通信、信号等设备。它具有下述优点：可广泛利用多种 一次能源功率大；速度高；效率高过载能力强运输成本低无烟气排放污染；可 靠性好不受外界条件限制在山区和高寒地区电力机车功率发挥更好。 电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力 牵引供电系统提供。牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。变 电所设在铁道附近，它将从发电厂经高压输电线送来的电流，送到铁路上空的 接触网上。接触网是向电力机车直接输送电能的设备。沿着铁路线的两旁，架 设着一排支柱，上面悬挂着金属线，即为接触网，它也可以被看作是电气化铁 路的动脉。电力机车利用车项的受电弓从接触网获得电能，牵引列车运行。牵 引供电制式按接触网的电流制有直流制和交流制两种。直流制是将高压、三相 电力在牵引变电所降压和整流后，向接触网供直流电，这是发展最早的一种电 流制，到2 0 世纪5 0 年代以后已较少使用。交流制是将高压、三相电力在变电 所降压和变成单相后，向接触网供交流电。交流制供电电压较高，发展很快。 我国电气化铁路的牵引供电制式从一开始就采用单相工频( 5 0 赫) 2 5 千伏交流 制。 2 1 1 电气铁道的供电系统 i 电气铁道的供电是在铁道沿线建立若干个牵引变电站，一般由电力系统 1 1 0 k v 或2 2 0 k v 双电源供电，经牵引变压器降压为2 7 5 或5 5 k v 后，通过牵引 网或接触网向电力机车供电。电力机车采用2 5 k v 单相工频交流电压，经全波整 流后驱动直流牵引电动机，在架空接触导线和钢轨之间行驶。图2 1 为电气铁道 的供电系统简图。 l 、牵引变电所 牵引变电所的功能是将三相的1 1 0 k v ( 或2 2 0 k v ) 高压交流电变换为两个单 相2 7 5 k v 的交流电，然后向铁路上、下行两个方向的接触网( 额定电压为2 5 k v ) 供电，牵引变电所每一侧的接触网都被称作供电臂。该两臂的接触网电压相位 是不同的，一般是用分相绝缘器隔离开来。相邻变电所间的接触网电压一般是 同相的，中间除也用分相绝缘器隔离外，还设置了分区亭，通过分区亭断路器 或隔离开关的操作，实行双边( 或单边) 供电。 图2 1 电气铁道的供电系统简图 2 、牵引变电所外部电源 牵引供电系统一般又由铁路以外的容量较大的电力系统供电。一般为利用 1 1 0 k v 及以上电压等级的输电线路，向电气化铁路的牵引变电所输送电力，做 为牵引动力。为了保证供电的可靠性，由电力系统送到牵引变电所高压输电线 路无一例外地为双回线。两条线路互为备用，平时均处于带电状态，一旦一条 回路发生供电故障，另一条回路自动投入，从而保证不问断供电。 3 、牵引变电所主接线 牵引变电所( 包括分区亭、开闭所，a t 所等) ，为了完成接受高压电能以及 和分配电能的工作，其电气接线可分为两大部分：一次接线( 主接线) 和二次接 线。主接线是指牵引变电所内一次主设备( 即高压、强电流设备) 的联接方式， 也是变电所接受电能、变压和分配电能的通路。它反映了牵引变电所的基本结 构和功能。二次接线是指牵引变电所内二次设备( 即低电压、弱电流的设备) 的 联接方式。其作用是对主接线中设备的工作状态进行控制，监视、测量以及实 现继电保护与远动等。二次接线对一次主设备的安全可靠运行起着重要作用。 主接线是根据变电所的容量规模、性能要求、电源条件及配电出线的要求而确 定的，其基本主接线型式有：单母线分段接线、有旁路母线的单母线分段接线、 双母线接线、桥式接线、双t 式( 即分支式) 接线等。 4 、开闭所 所谓开闭所，是指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所， 一般有两条进线，然后多路反馈出向枢纽站场接触网各分段供电。进线和出线 均经过断路器，以实现接触网各分段停、供电灵活运行的目的。通过断路器对 4 接触网短路故障进行保护，从而可以缩小事故停电范围。 5 、分区亭 分区亭设于两个牵引变电所的中间，可使相邻的接触网供电区段( 同一供电 臂的上、下行或两相邻变电所的两供电臂) 实现并联或单独工作。如果分区亭两 侧的某一区段接触网发生短路故障，可由供电的牵引变电所馈电线路断路器及 分区亭断路器，在继电保护的作用下自动跳闸，将故障段接触网切除，而非故 障段的接触网仍照常工作，从而使事故范围缩小一半。 6 、a t 所 牵引网采用a t 供电方式时，在铁路沿线每隔1 0 k m - 2 0k m 左右设置一台 自耦变压器( a t ) ，该设置处所被称作a t 所。 7 、牵引变电所变压器 牵引变电所内的变压器，根据用途不同，分为主变压器( 牵引变压器) 、动 力变压器、自耦变压器( a t ) 、所用变压器几种牵引变压器根据接线方式不同， 又有单相变压器、三相变压器、三相二相变压器等。尽管变压器的类型、容量、 电压等级千差万别，但其基本原理都是一样的，其作用都是变换电压，传输电 能，以供给不同的用电负荷。主变压器是牵引变电所内的核心设备，担负着将 电力系统供给的1 10 k v 或2 2 0 k v 的三相电源变换成适合电力机车使用的2 7 5 k v 的单相电压。由于牵引负荷具有极度不稳定、短路故障多、谐波含量大等特点， 运行环境比一般电力负荷恶劣的多，因此要求牵引变压器过负荷和抗短路冲击的能 力要强，这也是牵引变压器区别于一般电力变压器的特点。动力变压器一般是给本所 以外的非牵引负荷供电，电压等级一般为2 7 5 1 0 k v ，容量从几百至几千k v a 不 等。自耦变压器( a u t ot r a n s f o r m e r ) 是a t 供电的专用变压器，自身阻抗很小， 一般沿牵引网每1 0 一- 2 0 k m 设一台，用以降低线路阻抗，提高牵引网电压水平 及减少通信干扰。所用变压器( 又称自用电变压器) 是给本所的二次设备、检修 设备以及日常生活、照明负荷供电的设备，电压一般为2 7 5 0 4 k v 或 2 7 5 0 2 3 k v ，容量从几十至几百k v a 不等。 2 1 2 机车类型 电力机车型号繁多，国产电力机车主要有株洲生产的韶山系列，如 s s 一1 s s - 3 s s 一8 等，国外进口有8 g s k 等。从拖动方面讲可分为直流拖动和交 流拖动。 1 直流拖动机车 交一直型机车，把工频电能整流成为直流电能作为机车牵引动力，产生的 谐波电流大，偶次谐波含量小，主要是奇次谐波，可以认为是奇次谐波电流源 功率因数低，正常在o 7 左右，一般用于中、低速列车，如中速牵引机车s s 8 型。 5 s s 8 型机车是交直型机车，运行速度可达1 7 0k m h 左右，其功率因数和 高次谐波含有率随机车输入功率的不同，分布情况分别见表2 1 和表2 2 。 表2 1不同输入功率对应的功率因数 输入功率 功率因数 采样点分布( ) ( k w ) c o s p 点数 c o s q o o 8 所占 o l0 3 牛田8 83 62 3 l 以o 6 4 一田8 74 23 l 2 2 50 6 7 0 8 72 5 8 0 2 5 30 7 6 旬8 61 85 3 3 3 5o 7 8 o 8 41 28 2 3 5 4 o 7 6 旬8 81 26 4 耷4 80 7 8 0 8 52 69 0 表2 2 不同输入功率的谐波含有率 输入功率谐波含有率 ( k w ) 3 次5 次7 次 肛10 93 3 1 70 3 1 3 l 27 抖l 1 9 5l 1 1 2 31 3 3 62 9 1 8 2 5 7 1 0 3 41 9 3 ll o 1 4 5 8 6 4 4 8 1 8 2 48 2 l3 55 8 2 s s 8 型机车因其输出不同，功率因数在一定范围内变化，但是在接近额定 功率时，其值较高，大于0 8 以上的散点分布概率较大，为计算可靠取c o s q ) = o 8 。 负荷电流的谐波含有率离散性很大，且与输出功率有关，一般可以取以下值：3 次谐波含有率2 5 ；5 次谐波含有率1 2 ；7 次谐波含有率6 8 。 2 交流拖动机车 交- 直一交型机车，把工频电能整流成为直流电能，再逆变为交流电能作为 机车牵引动力，通过调节频率对机车进行调速。交直交机车电机侧装有逆变 器，电源侧装有象限整流器，且将几组整流器错开相位连接，采用幅值及相位 控制。一般用于高速列车，高速列车的速度在3 0 0 k m h 3 5 0 k m h 范围内。 3 高速牵引机车或交流拖动机车的特点为： 1 、电源侧功率因数比交直型机车高，接近于l ，例如日本的s t a r 2 1 型交 直一交机车的测试结果为：运行时0 9 5 1 0 再生制动时0 9 。 6 2 、交直交机车的高次谐波特性与交直机车的差别在于，交直交机车次 数较低的高次谐波比交直机车低很多，而次数较高的高次谐波比交直机车高。 可能由于机车型号不一致或测试条件不同，铁路部门提供的数据相差较大，但 是3 、5 、7 次不会超过2 5 ，1 7 、1 9 、3 5 次也不会超过2 。 电力机车为单相负荷，所以不论交一直型机车和交一直一交型机车、或者 高、中、低速电力机车都会产生负序电流注入电网，负序电流的大小与机车运 行图有关、与负荷大小有关、与牵引变类型有关等。 2 1 3 牵引变压器类型 牵引变压器有不同的接线型式，变压器接线型式是指变压器各相电压绕组 的连接方式，不同的接线方式构成不同类型的牵引变压器。受电力工业水平、 电气化铁道发展政策等多种因素的影响，世界各国采用的牵引变压器接线型式 不尽相同，见表2 3 。显然，我国电气化铁道应用的接线型式最多，这是以牵 引变压器安装容量为计费基准的两部制电价政策等诸多因素长期共同作用的结 果。 牵引变压器容量决定于紧密运行下的牵引负荷，在负荷相同的情况下，不 同接线型式的牵引变压器容量有以下关系：s 单相s v v s s c o t t s y v 9 0 01 2 5 0 m同上5 1 2 5 0 1 6 0 0mo 0 55 注：s n 为额定容量( m v a ) 。 2 3 2 对继电保护的影响 负序电流容易使电力系统中以负序分量启动的继电保护装置误动作。由于 这类干扰引起的误动作，在国内已造成几起大事故。例如：因电气化铁路负序 和谐波的干扰，造成某厂2 0 万k w 组负序过流保护误动切机某地区2 2 0 k v 输 电线的相差高频保护误动造成两个2 2 0 k v 变电站，七个1 1 0 k v 变电站大面积的 停电。这些恶性事故给生产和经济造成的损失是巨大的。 负序电流除了引起负序起动元件误动作外，还会降低负序起动元件反应于 电网故障的灵敏度。其主要原因是：干扰性负序电流的相角可能和电网短路引 起的负序电流的相角相反，从而减小输入起动元件的负序电流。测试指出，“增 量”型负序起动元件会因负序干扰的存在而使其响应于暂态的灵敏度大为降低， 危及其在真实故障时动作的可靠性。 如果在电力系统中有较大的不平衡负荷，特别是一些动态的非线性不平衡 负荷( 如电弧炉、电气化铁路、电焊机等) ，则将在其近区电网中出现较高的负 序和谐波( 电压和电流) 水平。在负序和谐波的共同作用下，就会造成以负序 滤过器为起动元件的继电保护和自动装置误动作( 既非故障起动) 。例如我国某 地区电网，因受电气化铁路的负序和谐波干扰，下列保护频繁误动作：( 1 ) 发 电机的负序电流保护( 2 ) 变电所主变