电气化铁路双边供电对电力系统的影响

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【摘 要】目前,随着我国科技一体化进程的加快,我国铁路运输事业也在迅猛发展中,其中铁路电气化的应用就为我国交通运力带来了极大的作用.本文主要论述了电气化铁路双边供电方式及其对电力系统的影响,为我国铁路运输事业的快速发展提供强有力的技术支持及理论指导.

【关 键 词】电气化铁路；双边供电方式；电力系统；影响

目前,在我国科学技术飞速发展的带动下,我国铁路供电方式也由单边的转向双边的供电方式.与单边供电方式相比,双边供电方式具有自身的优点,由于铁路采用双边供电,在很大程度上就会减少各相的电分相,而电分相的降低不仅有利于列车的高速行驶,而且还提高了供电系统的供电能力及供电安全性.此外,双边供电还能减少工程投资以及提高列车的运行效率,从而扩大我国铁路运输的能力、容量,增强供电的安全性.且电气化铁路如果选用双边供电,还能提高供电系统的牵引网电压,尽可能大的减少供电系统牵引网的能量损耗,从而减少在旧线路改造以及新线路建设上的过多投资,减少投资成本,为电气化铁路的快速建设及发展增添一力.

1.电气化铁路双边供电

电气化铁路供电系统双边供电方式主要是指在电气化铁路供电系统中,将相邻的两个变电所在同一时刻下向电力机车同时供电的一种方式.双边供电的实质就是在电气上将供电系统两个相邻的变电所中的接触网连通.在这样的情况下,电力系统就会形成许多个环网,且平衡电流就会从电气化供电系统中的接触网上流过.一般在没有电气化铁路供电系统中出现的牵引负荷下,由于接触网具有极大的阻抗,其平衡电流就会显得很小,因此,采用双边供电方式基本上不会对电力系统产生影响.只有当电力系统发生一定故障时,由于双边供电方式中产生的平衡电流的存在,便会分流故障电流,其对电力系统的影响就会变得复杂.与铁路牵引供电系统相比较,电气化铁路双边供电系统不是采用直接供电的方式,其供电的结构较为,它是将铁路牵引供电系统当成一个整体,因此,不同的供电方式会对电力系统产生不同的影响.本文主要从以下几个方面分别讨论了双边供电方式应用对电力系统产生的影响,其主要表现在.

2．电气化铁路双边供电对电力系统的影响

2.1双边供电对负序电流的影响

对于电气化铁路供电系统中的三相电力系统来说,由于电力系统中牵引负荷所具有自身不对称性等特征,往往便会产生负序电流.而一旦产生负序电流时,由于供电系统中供电臂产生的具有独立性的随机负荷,因此,即使供电系统采用三相一两相的平衡接线方式,在一一定程度上,由于不能完全平衡掉接线中产生的负序电流,故最后仍然会有剩余或其他的负序电流产生.且这些负序电流一旦进入到铁路供电系统中,便会对电力系统造成诸多不良的影响.随着电气化铁路发展的要求,其电力系统的容量也在不断增大中,尽管负序电流对供电系统中的发电机及电网的安全会产生越来越小的可能性,但是在电力系统的区段中,总会存在薄弱的环节,例如：在原有的电气化线路上又重新加开列车；电力系统采用最小的运行方式进行供电等等.上述问题的存在仍然会导致负序电流的产生,必须引起相关部门的高度关注和重视.尽可能的降低电力系统中存在的负序电流,不仅有利于提高铁路电力系统运行的经济性,也为电力系统中的电能质量的提高以及机车的安全运行提供了有力的保障[1].

2.2双边供电对同步（异步）发电机的影响

考虑到同步（异步）发电机的安全运行,在其正常运行的过程中,每个区域的各相电流都应该处于额定值范围内,一旦供电系统的牵引负荷产生,就会导致同步（异步）发电机在运行上的不对称,从而也就限制了同步（异步）发电机的输出力.当供电系统中产生的负序电流流过同步（异步）发电机时,便会在周围产生一个负序旋转磁场以及负序同步转矩,这两者的产生会使同步（异步）发电机产生额外的振动.振动的产生不仅会损坏同步（异步）发电机的部件,而且也会导致同步（异步）发电机的工作效率.双边供电方式下产生的负序电流,不仅能导致同步（异步）发电机温度的升高,而且还会使发电机某些部位局部引起高温,使发电机部件受到损坏.

2.3双边供电对继电保护的影响

电气化铁路采用双边供电方式,尽管电气化铁路运输带来了诸多便利,但在一定程度上,也给电力系统相关设备的继电保护带来了挑战.双边供电方式的选择,会导致电力系统中母线的差动保护中的负序电压闭锁元件会发生一定的误动,例如：发电机中存在的负序电流保护会发生误动；新旧线路的相差高频率保护出现误动等等.误动的产生不仅会导致发电机出现无故障的工作,浪费资源,而且误动的频繁发生,在很大程度上给机器造成一定的损耗,影响机器的工作效率.并且在出现谐振或者谐波电流的情况下,还会导致机器的电流过量、电压过高、负荷过大以及温度过高等现象,这样不仅会对机器的电容器造成很大的损耗,也会影响无功补偿装置的正常运行,发挥不了无功补偿装置的功能.

2.4双边供电对电力变压器及输电线路的影响

双边供电对铁路供电系统中的电力变压器以及输电线路造成一定的影响.在电力变压器的绕组之中,出现的谐波电流会对电力变压器产生巨大的损耗,不仅会引起电力变压器的局部升温,而且还会加速电力变压器的老化,在很大程度上缩短电力变压器的使用年限.并且由于谐波电流的存在,还会导致对电网的损耗增加,一旦电力系统中出现的谐振或者谐波电流过大,那么电力网受到的损耗就会加倍[2].

随着铁路电气化程度的越来越高,人们在追求质量的同时,也对列车的安全性能提出了较高的要求.较之单边供电方式而言,双边供电系统不仅能扩大我国铁路运输能力及容量,而且提高电气化铁路运行的安全性.尽管双边供电方式对电力系统带来了诸多的便利,但是,双边供电系统对之造成的影响也越来越大,也不可忽视,应该引起相关部门人员的高度关注和重视.