电气化铁路对聊城电网的影响

论文摘要

电气化铁路具有速度快、运输能力强、供电距离长、节约能源与造价、牵引性能好等优点,越来越成为世界铁路发展的重要方向。但电气化铁路作为电力系统的一个特殊用户,其负荷具有非线性、不对称和波动性的特点,给电力系统引入了大量的谐波、负序电流,影响了电能质量。特别是随着国民经济和高新科学技术产业的发展,设备自动化水平的提高,用户对电能质量提出了比传统的机电产品更新更高的要求,这种影响表现得更加突出。京九铁路的电气化改造通过杨庙、石佛两牵引站与聊城电网相连,为了更好地发挥电气化铁路的效率,降低电铁负荷对聊城电网的影响,需要对其进行深入的分析。本文首先阐述了电气化铁路主要供电方式、接线以及电力机车的运行方式,在此基础上详细地分析了电气化铁路相关问题的产生机理和原因,并基于标准化的电能质量评估指标,确定了系统谐波和负序电流的分析方法,为量化电气化铁路对电网的影响提供了条件。根据聊城电网实际的运行情况,分析了电气化铁路牵引站具体的接线方式,并基于PSCAD软件平台构建了电铁负荷对聊城电网的影响分析模型,其中考虑了电铁接入点短路容量的影响：针对不同情景下电铁负荷接入时的谐波和负序电流进行了仿真对比,并基于已有的分析计算方法,对相关电能质量指标进行了量化计算,有效反映了电铁负荷对聊城电网的影响；结合目前聊城地区电网分层分区运行和电气化铁路的接入方式,提出了几种合理的治理措施,如220kV电网接入、铁路专用变压器供电方案、背靠背供电方式、SVC治理方案等,所提出的措施能够减少电铁负荷对电力系统的负面影响,有效地改善了电能质量。根据电气化铁路牵引供电系统的特点,确定了实际电铁线路中各种保护定值的类型；结合聊城电网牵引站的实际变压器接线,建立了相应的参数等值模型,该模型能够有效反映实际低压侧的各种短路故障；基于建立的变压器参数模型,结合复合序网图与对称分量法,给出了保护装置测量阻抗值的计算方法;依据实际需要的各种保护定值类型和已有的测量阻抗值,确定了牵引线路保护装置定值整定的具体原则。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 背景与意义
• 1.2 电气化铁路牵引供电系统概述
• 1.2.1 牵引供电系统
• 1.2.2 聊城境内牵引变电所类别
• 1.3 电气化铁路接入电网后的问题
• 1.3.1 谐波问题
• 1.3.2 负序电流
• 1.3.3 负荷波动
• 1.3.4 常规抑制措施
• 1.4 本文工作
• 第二章 牵引供电系统对电能质量的影响与计算
• 2.1 牵引供电系统构成
• 2.1.1 牵引动力供电方式
• 2.1.2 牵引变电所接线
• 2.1.3 电力机车
• 2.2 牵引供电系统谐波
• 2.2.1 主要危害
• 2.2.2 主要特征
• 2.2.3 计算方法
• 2.2.4 相关标准
• 2.3 牵引供电系统负序电流
• 2.3.1 主要危害
• 2.3.2 主要特征
• 2.3.3 计算方法
• 2.3.4 相关标准
• 2.4 小结
• 第三章 电铁负荷对聊城电网的影响分析及抑制措施
• 3.1 聊城电网及其牵引站概况
• 3.2 模型构建及仿真分析
• 3.2.1 仿真平台
• 3.2.2 模型构建
• 3.3 仿真分析
• 3.4 抑制措施分析
• 3.5 小结
• 第四章 电气化铁路对保护的影响及保护装置定值整定
• 4.1 引言
• 4.2 牵引供电系统特点、对继电保护的影响及线路保护定值类型
• 4.3 牵引站V-V接线变压器参数模型
• 4.4 测量阻抗值计算
• 4.5 线路保护装置定值整定原则
• 4.5.1 相间距离保护定值整定
• 4.5.2 接地距离保护定值整定
• 4.5.3 零序电流保护定值整定
• 4.5.4 启动电流
• 4.5.5 两段PT断线过流
• 4.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表