_城市轨道交通2种供电方式下供电系统功率因数分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析随着城市化进程的加快，城市轨道交通系统已经成为城市中不可或缺的交通方式，其对于城市的发展和居民生活有着重要的作用。
而城市轨道交通的供电系统及电力技术则是其运行的关键，对于保障交通系统的安全、稳定和高效运行至关重要。
本文将对城市轨道交通供电系统及电力技术进行分析。
一、城市轨道交通供电系统城市轨道交通系统的供电系统是指为保证列车正常运行所需的电能供给系统。
目前，城市轨道交通系统的供电方式主要有集中式供电和分散式供电两种。
1.集中式供电集中式供电是通过架空电缆或第三轨供电，将电能从供电站传输到整个轨道线路上的所有列车。
这种供电方式的优点是电能传输损耗小，对环境的影响较小，且可以有效控制电能的分配和管理。
集中式供电也存在着设备投资大、维护成本高、对供电线路和设备的要求高等缺点。
从目前的发展趋势来看，集中式供电较多应用于地铁等城市轨道交通系统，而分散式供电更适用于轻轨、有轨电车等城市轨道交通系统。
不同的供电方式都有着各自的优缺点，选择合适的供电方式需要根据具体的运营环境和需求来进行综合考虑。
二、城市轨道交通电力技术城市轨道交通的电力技术是指为保障供电系统正常运行而涉及的相关技术，主要包括电力传输技术、电能转换技术、电能控制技术等。
1.电力传输技术电力传输技术是指供电系统将电能从供电站传输到轨道线路上的所有列车所采用的传输方式和技术。
目前，城市轨道交通系统的电力传输技术主要有直流传输技术和交流传输技术两种。
直流传输技术是指通过电缆或第三轨将直流电能传输到列车上，而交流传输技术则是通过接触网将交流电能传输到列车上。
两种传输技术各有其适用范围和特点，根据运营环境和需求选择合适的传输技术对于提高供电系统的安全性、稳定性及运行效率至关重要。
2.电能转换技术电能转换技术是指供电系统将电能进行合适的转换，以适应列车不同运行状态和需求的技术。
城市轨道交通系统的电能转换技术主要包括逆变技术、变压技术等。
试论城市轨道交通供电系统的供电方式
试论城市轨道交通供电系统的供电方式城市轨道交通是城市生活中不可或缺的重要组成部分。
对于城市轨道交通的供电系统，其供电方式的选择直接关系到轨道交通系统的正常运行和安全性。
本文将试论城市轨道交通供电系统的供电方式。
城市轨道交通的供电方式一般包括第三轨供电和接触网供电两种方式。
第三轨供电是通过在轨道的一侧或两侧铺设一根金属导轨，并通过与地面铺设的供电装置相接触，实现对供电系统的供电。
而接触网供电则是通过在轨道交通线路上方悬挂一根高架接触线，通过接触网与电动车辆上的接触鞋实现对供电系统的供电。
两种供电方式各有优缺点，下面将分别进行论述。
首先来看第三轨供电方式。
第三轨供电方式具有安全性高、环境影响小的特点。
由于第三轨地铁系统没有接触网，因此不会对周围环境造成视觉污染，也不会对周围建筑和植被造成损害。
第三轨供电方式的供电系统位于地下，不会受到天气的影响，可以保证地铁系统的正常运行。
但是第三轨供电方式也存在一些问题。
在车站的进出站区域，由于第三轨供电系统需要与地面铺设的供电装置相接触，容易受到外部物体的干扰，存在一定的安全隐患。
第三轨供电系统的维护和检修难度较大，一旦出现问题需要进行维修，往往会造成较大的影响。
城市轨道交通的供电方式选择应综合考虑各种因素。
对于一些要求安全性高、环境影响小的区域，可以选择第三轨供电方式；而对于一些要求施工方便、维护成本低的区域，可以选择接触网供电方式。
同时也可以根据实际情况结合两种供电方式，灵活选用。
只有在综合考虑各种因素后选择合适的供电方式，才能保证城市轨道交通系统的正常运行和安全性。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统是城市轨道交通系统中不可或缺的重要组成部分。
其用电量大、负荷复杂，必须保证电力的稳定可靠、安全协调，以满足城市轨道交通系统正常运营和发
展所需。
城市轨道交通供电系统一般采用接触网供电和第三轨供电两种方式。
接触网供电按照
供电电压分为AC和DC供电，AC供电最高电压一般为25kV，DC供电最高出现过750V，但
目前DC供电电压一般为600V或750V。
第三轨供电一般为600V或750V。
轨道交通供电系统主要的问题是负荷的波动性和瞬间大流量。
城市轨道交通系统的负
荷波动性较大，因为交通量日趋增大，人员上下班时间比较集中，而且运输时间有限制，
交通系统的负荷波动性较大，电力系统要能够应对这种复杂情况。
因此，城市轨道交通供
电系统必须具备稳定可靠的配电系统，保证供电稳定。
为了保证城市轨道交通的供电质量和系统依靠性，城市轨道交通供电系统中需要使用
一系列的电力技术。
例如，城市轨道交通供电系统需要运用稳压器、电容器等电力设备实
现电压稳定和控制，城市轨道交通供电系统还需要境外输电工程建设，并配备应急发电设
备和短路保护系统，以保障电力的稳定可靠。
由于城市轨道交通供电系统运行中的电力需求较大，对电力质量要求也较高，常常会
对供电网络造成较大影响。
因此，电力机械与电力设备的配套及节能技术的应用，成为保
障城市轨道交通供电系统稳定运行的重要措施。
地铁供电系统功率因数分析及改进方案
地铁供电系统功率因数分析及改进方案摘要：在地铁的供电系统中，如果出现谐波和无功功率，则会对供电系统的正常运行造成极大的影响，进而对地铁的安全运行产生威胁。
因此，为了确保地铁供电系统能正常运行，要对谐波和无功功率进行认真分析，并以此为基础采取有效的措施做好谐波抑制和无功补偿，从而保障系统的运行质量。
关键词：地铁供电系统；谐波；无功功率；运行质量1地铁供电系统的概况地铁供电系统主要是由两部分构成的，分别为外部电源与内部供电系统，前者是指一次高压供电系统，其供电方式主要有三种，即：分散式、集中式与混合式；后者是指牵引供电系统、供配电系统与电力监控系统。
地铁供电系统作为基础性能源设施，它是地铁正常、安全与有效运行的可靠保障。
2地铁谐波和无功功率分析2.1供电系统谐波随着科技的发展和人们对节能要求的提高，接入地铁供电系统中的非线性电气设备数量日益增加，其运行过程中会产生大量的高次谐波。
谐波主要来自机车牵引装置和车站机电设备两部分。
其中，地铁牵引供电系统采用牵引整流机组向列车提供直流电源，牵引整流机组产生谐波电流的次数与其输出的脉波数有关——牵引整流机组的脉波数越高，则产生的较低次谐波电流越小。
国内地铁供电系统一般在设计时采用等效24脉波整流，产生的谐波主要为23次和25次谐波。
实际运行中的测试数据表明，谐波含量越小，注入城市电网的谐波电流越能满足公用电网谐波的要求。
此外，地铁供电系统网络内部还存在很多谐波，在变电所0.4kV母线侧的谐波特征频谱丰富，由多段谐波组成。
谐波频谱如图1所示。
在图1中，3次、5次、7次、11次、13次谐波主要来自于地铁车站机电设备中的变频器、UPS、开关电源和照明等大量非线性负载，23次和25次谐波电流主要由35kV整流侧流入0.4kV。
图1 地铁供电系统谐波和频谱图2.2供电系统无功功率在地铁供电系统中，大部分用电设备为感性负荷，而配电采用电缆线路，系统的整体功率因数较高。
通过对国内已投运地铁线路的统计，在白天高峰期时段内，各主变电所110kV侧的功率因数均在0.9以上，各条线0.4kV侧的平均功率因数均在0.85以上；夜间低谷时段地铁停运，大量感性负荷被切断，供电电缆由于其具有的充电效应，造成容性无功功率大量倒送回电网，进而导致功率因数严重下降。
试论城市轨道交通供电系统的供电方式
试论城市轨道交通供电系统的供电方式随着城市化进程的加速，城市轨道交通在城市交通系统中发挥着越来越重要的作用。
城市轨道交通供电系统是其重要组成部分，其供电方式也是城市轨道交通建设中的重要环节。
本文旨在探讨城市轨道交通的供电方式。
城市轨道交通供电系统的供电方式可以分为两类：集中供电和分布式供电。
集中供电方式是指所有列车的电源都来自于一处集中变电站。
这种供电方式具有供电稳定、可靠、调度方便、接触网建设简便等优点。
但是集中供电方式还存在线路长、线路损耗大、供电容量受限等缺点。
分布式供电方式是指将电源分布在各个供电子站点，通过车载设备将电能传输到列车中。
这种供电方式具有线路短、线路损耗小、供电容量大等优点。
但是分布式供电方式需要更多的电缆和设备，供电系统成本较高。
在实际应用中，城市轨道交通供电系统的供电方式一般是根据具体情况综合考虑，结合当地能源和电力规划来选择。
对于集中供电方式，城市轨道交通的交流供电能力一般要求在5.5kV或10kV以上，直流供电能力一般要求在750V以上。
在电源转换方面，交直流为主，也可采用其他方式。
对于与城市其他设施的影响，采取一些措施也是很必要的，比如实施隔离、减振等措施，以减少运营噪音和其他影响。
对于分布式供电方式，根据实际需求选择不同的供电系统，以满足对线路容量、电池电量等特殊性能的需求。
分布式供电方式中主要有片式供电和进隧供电两种方式。
片式供电方式是指将供电单元分布在线路上，使得供电子站点数量更少，从而达到减少成本的目的。
进隧供电方式是指在隧道中布置供电系统，使得线路的长度和供电距离变短，从而减少电能损耗。
总之，城市轨道交通供电系统是城市轨道交通运营的重要基础设施。
供电方式的选择应该根据实际需求进行综合考虑，既要考虑供电稳定、可靠、调度方便等因素，也要考虑成本、供电容量等因素，以达到最佳供电效果。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析城市轨道交通系统是现代城市的重要交通基础设施之一，它能够快速、安全、高效地满足城市居民出行的需求。
而城市轨道交通系统的供电系统则是其正常运行所必需的关键部分，它为轨道交通系统提供电能，保证其正常运行。
城市轨道交通系统的供电系统一般采用架空或地下两种形式，架空供电系统通过架设在轨道上方的线路来传输电能，地下供电系统则通过地下电缆将电能传输至轨道上。
我们来分析城市轨道交通供电系统的架空形式。
架空供电系统主要由接触网、接触线、配电设备等组成。
接触网顶载着架设在架空支柱上的接触线，它是供电系统的主要组成部分，负责将电能从电源站输送至轨道交通车辆。
接触线则是通过接触网与轨道交通车辆进行接触，将电能传送给车辆。
配电设备主要负责将电能从电网引入供电系统，并进行分配和控制。
架空供电系统的优势在于建设周期短、成本低，能够满足较大功率的供电需求。
由于该系统中的线路暴露在外，容易受到恶劣气候、外界物体以及鸟类等的影响，容易发生故障。
由于线路与车辆之间的摩擦，会产生噪音和空气污染。
然后，我们来分析城市轨道交通供电系统的地下形式。
地下供电系统的主要组成部分是地下电缆。
电缆将电能从电源站输送至轨道，然后通过与轨道交通车辆的接触将电能传递给车辆。
地下供电系统的优势在于线路相对较为安全，不易受到天气等外界因素的影响。
地下电缆的敷设也不会对城市的景观造成破坏。
地下供电系统的建设和维护成本较高，故障发生时的检修也较为困难。
长时间使用后，地下电缆的绝缘性能可能会出现问题，需要进行维修或更换。
除了供电系统的形式选择外，城市轨道交通的电力技术也对系统的运行稳定性和效率有着重要影响。
交流供电和直流供电是常见的两种电力技术。
交流供电一般采用三相交流供电方式，通过变电站将电能从电网引入供电系统，并经过变压器将电压降至使用电压。
直流供电则主要采用直流电力供应系统，通过整流装置将电网提供的交流电转换为直流电。
相比而言，直流供电技术具有较低的传输损耗、较高的供电效率，能够提供更稳定的供电质量。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析一、城市轨道交通供电系统城市轨道交通供电系统通常采用第三轨供电和架空线供电两种方式，其中第三轨供电主要应用于地铁系统，而架空线供电则主要应用于轻轨、有轨电车等系统。
无论是第三轨供电还是架空线供电，其基本构成和组成原理大致相同，即由电源、供电装置、接触网或第三轨、车辆等组成。
1. 供电方式第三轨供电是指在轨道旁边或轨道中间铺设一根金属轨，通过轨道供电装置向车辆提供电能。
相比于架空线供电，第三轨供电的优势在于无须建设高架架空线路，不会影响城市景观，但其缺点在于安全性较差、受环境影响大等。
而架空线供电则是指在路轨上方悬挂一根或多根电力导线，通过接触网将电能传输给车辆。
架空线供电的优势在于供电安全性高、可靠性强，但其缺点在于对城市景观影响大、对环境要求高等。
2. 供电装置城市轨道交通供电系统的供电装置通常包括变电设备、开闭所、接触网或第三轨等部分。
变电设备主要用于将城市电网供电的高压交流电转换为适合交通车辆使用的低压直流电，以及对供电系统进行监控和保护。
开闭所则用于控制供电系统的通断，保障其安全、稳定地运行。
接触网或第三轨则用于向行驶中的车辆提供电能。
这些供电装置的设计和运行状态对城市轨道交通系统的安全性和可靠性具有重要影响。
3. 车辆城市轨道交通车辆是供电系统的终端使用者，其接受并利用供电系统提供的电能。
车辆的设计和制造质量，电力系统以及电气设备的性能表现等都与城市轨道交通供电系统的安全、稳定运行密切相关。
二、电力技术城市轨道交通供电系统的高效、稳定运行需要电力技术的支撑，在此我们将从电源技术、供电技术和电力质量技术三个方面对相关技术进行分析。
1. 电源技术城市轨道交通供电系统的电源一般来自城市电网，而城市电网的电能来源多种多样，包括火电、水电、风电、光伏发电等。
电源技术的发展趋势主要包括提高电能利用率、降低对环境的影响、提高系统的可靠性和稳定性等。
还需要考虑城市电网与城市轨道交通供电系统之间的匹配性和互动性，以保障城市轨道交通供电系统能够获得高质量的电能供应。
城市轨道交通供电系统功率因数分析_曲尚开
表 ２ 各 区 段 电 缆 无 功 功 率
电缆类型
１１０ｋＶ 电缆 （截 面 ８００ ｍｍ２）
３５ｋＶ 电缆 （截 面 ４００ ｍｍ２）
３５ｋＶ 电缆 （截 面 １８５ ｍｍ２）
０．４ｋＶ 电缆
总计
电 缆 长 度／ｋｍ １２０ １３３ ２５２ ６００
无 功 功 率／ｋＶａｒ ３０．８５
３ ５９１．４８
初期
大
１６２
大 近期
小
１９０ ４０
大 远期
小
２４２ ５２
根据上述行车 计 划 计 算，各 运 营 年 度 全 天 牵 引 能耗见表４所示。 ３．５ 夜 间 列 车 停 运 后 的 动 力 、照 明 负 荷
城 市 轨 道 交 通 列 车 夜 间 停 运 后 ，其 动 力 、照 明 负
荷 大 幅 减 少 。 据 运 行 经 验 ，停 运 后 的 动 力 、照 明 负 荷
ｃｏｓθ＝± Ｑ／ 槡Ｑ２ ＋Ｐ２
式中： ｃｏｓθ——— 功 率 因 数 ；
（２）
第
９期
研究报告
Ｑ——— 无 功 功 率 ，ｋＶａｒ； Ｐ——— 有 功 功 率 ，ｋＷ；
式中有功功率大于 无 功 功 率 时 取 正 值，有 功 功 率 小 于 无 功 功 率 （即 容 性 无 功 返 送 ）时 取 负 值 。
该线路所用电缆的电容参数见表１所示。
表 １ 电 缆 的 电 容 参 数
电缆 １１０ｋＶ 电缆 ３５ｋＶ 电缆 ３５ｋＶ 电缆 ０．４ｋＶ 类型 （截面８００ｍｍ２）（截面４００ｍｍ２）（截面１８５ｍｍ２） 电缆
电容 （μＦ／ｋｍ）
２０３×１０－６
０．２１ Leabharlann ０．１７ ０．６０
试论城市轨道交通供电系统的供电方式
试论城市轨道交通供电系统的供电方式城市轨道交通供电系统是指提供城市地铁、轻轨、有轨电车等交通工具运行所需的电力系统。
城市轨道交通供电系统的供电方式是影响城市轨道交通运行效率和安全的重要因素之一。
本文将从供电方式的选择、特点和发展趋势等方面进行试论。
一、供电方式的选择城市轨道交通供电系统的供电方式主要包括集中供电和分散供电两种形式。
集中供电是指由一处供电站通过接触网或第三轨直接向整个线路供电的方式，而分散供电则是通过多个分布在线路上的供电设备向不同区域供电。
在选择供电方式时，需要考虑以下因素：1. 线路长度和运营形式：对于较长的线路或者复杂的线网，集中供电方式可以减少供电设备的数量和维护成本，提高供电效率。
而对于短线路或者不同线路之间需要频繁换乘的情况，分散供电方式可以降低因单一供电站故障导致的线路停运风险。
2. 车辆类型和技术要求：不同类型的轨道交通车辆对供电系统的要求也不同，例如传统的地铁列车可能需要直流供电，而一些新型的轻轨车辆可能采用交流供电。
供电方式的选择需要充分考虑到车辆的技术要求。
3. 城市规划和环境影响：城市轨道交通供电系统的建设需要与城市规划和环境保护相协调，选择合适的供电方式可以减少对城市环境的影响。
在实际应用中，根据不同的情况和需求，城市轨道交通供电系统往往采用集中供电和分散供电两种方式的结合，以兼顾运行效率和安全性。
1. 集中供电：集中供电方式具有供电范围广，设备集中的特点，可以减少供电设备的数量和维护成本。
由于供电站统一供电，能够保证线路的稳定性和可靠性，减少供电故障对运营的影响。
集中供电也存在单点故障风险较大的问题，一旦供电站故障，将导致整条线路的停运，影响交通运营。
2. 分散供电：分散供电方式采用多个供电设备向不同区域供电，具有灵活性和抗干扰能力强的特点，一旦某个供电设备故障，不会影响整个线路的运营。
分散供电方式可以根据线路的实际情况进行布置，更好地满足不同区域的供电需求。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析随着城市轨道交通的不断发展，轨道交通供电系统的可靠性和安全性显得尤为重要。
轨道交通供电系统主要由负载侧供电系统和电力侧高压电源系统两部分组成，其中负载侧供电系统是保证轨道交通列车提供稳定电力的重要组成部分，而高压电源系统是保证负载侧供电系统稳定运行的关键。
负载侧供电系统包括折线切割、双极供电、单极供电等多种方式，其中双极供电是目前常用的一种供电方式。
双极供电系统下，由于车辆双极接触网的接触头与导线之间的接触面积很小，接触面的磨损加剧会导致接触电阻增大，从而使电流密度增大，导致接触头和导线烧损、温升过高，影响供电稳定性。
因此，负载侧供电系统必须选择耐磨、导电良好、耐高温和耐腐蚀性好的材料，确保供电系统能够长期稳定运行。
电力侧高压电源系统则是指供电系统从电力接入点开始到太阳能光伏板、火力发电厂等发电厂所构成的一系列高压输电、变电、配电等系统。
高压电源系统的稳定性和安全性对整个轨道交通供电系统都有着决定性的作用。
为防止供电系统的瞬时过载和短路，高压电源系统应有足够的机制来保障供电系统的安全性。
同时，为了提供稳定的电力供应，高压电源系统应该优化设备的布局和组成，以达到最佳的供电效果。
进一步，新能源技术的发展也推动了城市轨道交通供电系统的发展。
光伏板和风力发电机等新能源设备也成为城市轨道交通供电系统的一部分，提高了供电系统对环境的依存度和可靠性。
通过将新能源设备集成入过往设备，可以使城市轨道交通供电系统的发电效率得到提高，并且降低对传统能源的依赖。
综上所述，城市轨道交通供电系统是一项在城市建设中至关重要的设施。
在不断拓展城市轨道交通规模的同时，供电系统的可靠性和安全性尤为重要。
供电系统在高压电源系统和负载侧供电系统两方面都要保障稳定性和安全性，并依据新能源技术的发展不断完善、改进。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析随着城市化进程的加速和人口规模的增长，城市交通成为一个日益严峻的问题。
城市轨道交通系统由于其快速、高效、环保等特点，成为了解决城市交通问题的重要手段。
而城市轨道交通系统的供电系统则是其保证运行的重要支撑。
本文将从城市轨道交通供电系统的基本构成、运行原理以及相关电力技术等方面进行分析和探讨。
一、城市轨道交通供电系统的基本构成城市轨道交通供电系统主要由电源、接触网、牵引变流器和牵引系统组成。
1. 电源：城市轨道交通系统的电源通常是由电力公司供电，也有一些是采用独立的供电设备。
电源通过电缆或开关设备输送至轨道交通系统。
2. 接触网：接触网是城市轨道交通系统的供电装置，它由接触线、接触网支撑系统和连接导线等部分组成。
接触线是通过导电导线挂接在轨道上方，并由支撑系统支撑在空中，通过接触网与列车的集电装置接触，将电能传输给列车。
3. 牵引变流器：牵引变流器是城市轨道交通系统的电力变换设备，主要用于将电网供电的交流电转换为适合列车牵引电动机使用的直流电。
4. 牵引系统：牵引系统是城市轨道交通车辆的动力装置，主要包括牵引电动机、传动装置和控制系统等部分。
牵引系统能够将电能转换为机械能，驱动列车行驶。
城市轨道交通供电系统的运行原理是通过电源将电能传送至轨道交通的接触网上，列车通过集电装置与接触网相接触，完成对电能的获取，再通过牵引系统将电能转换为机械能，驱动列车行驶。
城市轨道交通供电系统的运行过程中，存在着诸多技术难题。
其中包括供电的稳定性、传输损耗的问题、牵引系统的效率等。
针对这些问题，需要采用相应的电力技术来解决。
1. 变频调速技术：城市轨道交通列车通常采用交流牵引电动机，而电网供电是交流电。
为了提高列车的牵引性能和运行效率，需要采用变频调速技术，将电网供电的交流电通过牵引变流器转换成适合牵引电动机使用的直流电，并通过调节频率和电压来实现对列车的精确控制。
2. 节能降耗技术：城市轨道交通供电系统的节能降耗技术包括采用高效的牵引电动机、减小输电损耗、优化牵引系统等，通过技术手段降低能耗，提高系统的整体效率。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析城市轨道交通供电系统是指城市地铁、有轨电车等轨道交通系统所采用的供电设备及技术。
城市轨道交通供电系统的可靠性和高效性对于城市交通运输的安全、快捷和可持续发展至关重要。
本文将对城市轨道交通供电系统及电力技术进行分析，主要包括供电系统的类型、供电技术的发展和应用等方面。
一、供电系统的类型1.第三轨供电系统：第三轨供电系统是最常见的供电方式之一，通常由两条位于铁路两侧的电流导体构成，通过电动车上的集电靴与第三轨接触来提供电能。
由于第三轨直接暴露在外部环境中，容易受到外界因素的干扰，如积雪、雨水等，因此对供电设备的维护和保养工作要求较高。
2.集电弓供电系统：集电弓供电系统是利用车辆上的集电弓通过与架空线接触来获取电能的方式。
集电弓供电系统具有安全稳定、维护方便等优势，适用于高速铁路等大规模轨道交通系统。
二、供电技术的发展和应用1.直流供电：早期的城市轨道交通供电系统多采用直流供电方式，常见的电压等级为600V和750V。
直流供电系统相对简单，但由于电流无法有效传输，导致输电距离受限。
2.交流供电：随着电力技术的发展，城市轨道交通供电系统逐渐采用交流供电方式。
交流供电系统可以通过变压器将电压升高，实现较长距离的输电，提高供电线路的利用率。
3.混合供电：为了兼顾直流供电和交流供电的优点，提高供电系统的灵活性和可靠性，一些城市轨道交通供电系统采用混合供电方式，即直流供电和交流供电相结合。
利用这种方式，可以根据实际情况调整供电方式，提高供电系统的运行效率。
除了供电系统的类型和技术，城市轨道交通的电力技术还涉及到换流技术、接触网技术、保护技术等方面。
例如，为了减少能耗，一些城市轨道交通系统引入了再生制动技术，将由车辆制动产生的能量回馈到电网中，以提高能源利用效率。
总的来说，城市轨道交通供电系统及电力技术的发展旨在提高供电系统的可靠性、效率和经济性。
未来，随着科技的不断进步，我们可以预期城市轨道交通供电系统将进一步发展，应用更高效的供电技术，实现智能化和可持续发展。
城市轨道交通供电系统无功平衡分析
城市轨道交通供电系统无功平衡分析摘要：众所周知，为了提高电网的输电能力，降低电压损耗，提高电能质量，城市轨道交通的供电系统功率因数主要采用局部无功平衡调节原则和集中式无功平衡补偿，以确保在测量电源侧的电量时，平均功率因数在合理范围内，并避免出现欠补偿或过补偿。
根据中国城市轨道交通部分区域电力系统的公共设备连接点(PCC)系统功率因数值小于0.9的现象，分析了目前影响整个电力系统功率因数高低的主要无功调节能源，即110kV电缆的无功充电，总结城市轨道交通供电无功平衡的合理措施。
关键词：城市轨道交通；供电系统；无功平衡引言随着近年我国城市轨道交通的进一步发展，其供电系统规模越来越大，为积极适应加快城市化改造的发展需要，大多数地方高、中电压区域电网普遍采用电缆线路敷设，结合电网运行多年经验分析发现，大量埋设的架空电缆线路可能同时产生有容性无功功率，这可能对提升电力系统本身的平均功率因数水平有很大的影响[1]。
由于公共供电系统中的负荷需求越来越大，且所有电缆都用于传输，因此无功电容充电功率大，而电力照明和牵引负荷等无功功率在电力负荷中占很大一部分，如果无功功率平衡不好，无功功率比就会降低，将对城市电网产生负面影响。
1.城市轨道交通供电系统无功平衡现状城市轨道交通企业的测量和评估点通常位于城市变电站的110 kV输出线路范围内，在与城市供电局签订的电力合同中，月平均功率因数必须不低于0.85，否则将额外支付部分功率因数调节费，对于这种情况应主动采取措施并尽量避免。
一般来说，城市轨道交通主要供电系统无功功率将直接影响着功率因数，无功功率可以通过包含每个电力负荷的功率因数来控制，目前，城市轨道交通电力系统一般采用低压集中系统供电，即在城市轨道交通主变电所上从现有城市电网系统引入110kV低压电源，并通过低中压环网系统将电力分配到每个负载端的主变电站，其电力负荷最大可分为1500V拉伸负荷和400V级低压负荷，额定负荷状态下设计功率因数均大于0.95，满足运行要求[2]。
城市轨道交通牵引供电系统整流器机组功率因数分析
统 。只不过 当一组 出现故 障时 ， 就会输 出 １ ２脉波整流 系统 。 其 整流器 和变压 器 的接 线如下 Ｉ
脉 波整流机组及 其功率 因数 的相关 问题 。
１ 整 流器功 率因数的表 示法 １ １ 系统状况 ． 首先 了解 一下整流 机组 的接 线 方法 。两 套 整流 机组 分
脉 波数
６
１ ２
０９６ ． ９９
把 它们 的大小统计 列 表 ， 以看 出 ， 可 一般 情况 下三 相全 波桥 式整流预期 （ 或理 想 ） 率 因数 和 脉波 数 的关 系 ： 功 脉波 数越 多 ， 因数越高 。 功率
三相全波桥式整流预期功 率因数表 功率因数
Ｏ． ５ ９５
＝
式中，—— 变压 器一次 电流基波分量 的有效值 ； ｌ １
署 风 ｓ 砌 ∞）＝ ・４Ｕ ｔ ２４２ ２
１ ２
， —— 基波电流与电压相位差角。
对 于桥式整流 ＝了Ｉ ０ ９ Ｉ 一 ． Ｉ
所 以
Ｐａ
Ｕａｉ Ｉ
２ ４ ２ ｌ ． ４ Ｕ２ ａ
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运 行 。通过 接线 的改 变 ， 两 套 机组 的 脉波 输 出相 差 １ 。 使 ５， 并 且让 二者并 联 或 串联 运行 ， 就会构 成 ２ ４脉波 整流 机组 系
全波桥 式整 流 ， 这也 是最 常见 、 通用 、 最 最主要 的 Ａ ／ Ｃ变 ＣＤ
换设备。不过 ， 一般的 Ａ ／ Ｃ整流器都有两个 主要 的缺 ＣＤ
点 ： 功率 因数 较低 ； 一是 二是 在交 流侧 产 生 的谐波 较大 。那 么城市 轨道交通 牵引供 电系统是 否存 在 这 些 问题？ 倘若 存 在， 它又是 如何 解 决 这个 问题 的 呢？它 对 整 个轨 道 交 通 供
城市轨道交通供电系统的供电方式分析
城市轨道交通供电系统的供电方式分析摘要：随着城市建设的不断深入，城市轨道交通系统所要承载的运营负荷也越来越大，因此轨道交通系统自身的供电能力应当不断加强，为交通运行提供保障。
本文将结合城市轨道交通供电概念，讨论常见供电方式、供电方式选择、杂散电流防护、系统无功补偿等具体应用方式，为城市轨道交通系统建设提供参考。
关键词：城市轨道；交通供电；供电系统引言与高铁不同，城市轨道交通系统所采用的供电方式为直流供电，需要依赖变电设备来实现高压电与低压电之间的转换。
通常来说，轨道交通系统需要经过城市电网来获取电力，然后经过变电降压处理，由原有的220KV等级降到35KV，从而匹配直流牵引供电系统。
一般城市轨道交通系统都建设在市内或城郊。
一、城市轨道交通供电系统概述轨道交通列车需要依靠牵引供电系统来确保运行动力，牵引供电系统能够为列车和各类运营设备提供必须的电能支持，所以电力系统的稳定性对整体城市轨道交通系统的运营状态有至关重要的影响。
供电牵引系统的作用有电力分配、降压整流、直流电传输、系统监控等。
组成系统有牵引变电站、架空电网线、轨道、车辆等。
首先由变电所传出，然后通过馈电线、接触网最终到达车组，经过行车轨道，最终返回到牵引变电所。
与传统的交流供电模式相比较来说，直流供电优势更加明显，例如：调速范围更大、使用更加方便、控制起来更加简单、牵引结构清楚、供电质量更高、投资成本更加节省。
但是城市轨道交通系统运行过程中仍存在一些问题有待解决，例如：存在较大的杂散电流腐蚀线路附近建筑、牵引供电系统在谐波、无功功率等方面对电网的影响等。
为保证轨道交通具有良好的社会总体效益，有必要采取相对应的改善措施[1]。
二、城市轨道交通供电系统的应用（一）常见供电方式目前城市轨道交通系统的常见供电方式有三种，分别是：集中供电方式；分散供电方式；混合供电方式；首先是集中供电方式，该供电方式是在城市轨道的运行沿线周边建立多个变电所，然后统一给所有沿线的牵引变压器与降压变电所进行供电，牵引变电所用来供电，降压变电提供动力照明服务，集中供电方式从主变电所的一次测电源从上一级高压区域变电所110kV引入独立电源，独立的供电体系只供电给沿线的牵引变电所和降压变电所，不提供居民生活用电，基本不会受到其他负荷影响，稳定性较强，维护管理更容易。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析城市轨道交通供电系统是城市轨道交通运行的重要组成部分，它主要由电源系统、接触网系统、牵引系统和供电监控系统等组成。
电源系统提供轨道交通系统的电能，接触网系统将电能传输给列车，牵引系统将电能转化为机械能驱动列车运行，而供电监控系统则对整个供电系统进行实时监控和管理。
城市轨道交通的电源系统一般采用交流供电方式，具有高稳定性、节能性和环保性等优点。
现代城市轨道交通中常采用的供电方式有三种：直接供电方式、间接供电方式和混合供电方式。
直接供电方式即通过接触网直接将电能传输给列车，优点是传输损耗小，但需要大量的铺设接触网设备；间接供电方式则通过地下第三轨系统将电能传输给列车，具有构造简单、传输效率高的特点；混合供电方式则将两种方式结合使用，可以充分利用两种方式的优势。
还可以利用能量回馈技术，将列车制动过程中产生的能量回馈到电网中，以提高能源利用效率。
城市轨道交通的接触网系统主要由接触线、刚性悬挂装置和隔离开关等组成。
接触线一般采用架空的高强度导线，通过悬挂装置固定在桥梁、隧道或架空支架上，以保持与列车接触并传输电能。
隔离开关用于将接触网系统与电网分开，以进行维修、检修和事故处理等工作。
城市轨道交通的牵引系统一般使用交流或直流电机作为动力源，通过变频器或逆变器将电能转化为适合列车运行的电能，并通过齿轮传动等方式驱动列车运行。
牵引系统的选择与供电方式和车辆类型有关，一般采用交直流复合式驱动系统，以兼顾不同供电方式的要求。
供电监控系统主要用于对城市轨道交通的供电设备和线路进行监控和管理。
通过监控设备和软件系统，可以实时掌握供电设备的运行状态、电能消耗情况以及供电负荷等信息，以提前预防故障并进行及时处理。
供电监控系统还可以对供电设备进行远程控制，提高供电系统的运行效率和安全性。
城市轨道交通供电系统及电力技术的发展和应用，为城市轨道交通的安全、高效运行提供了可靠的保障。
随着技术的不断进步，城市轨道交通供电系统将继续改进和完善，以适应城市轨道交通的快速发展和不断变化的需求。
轨道交通供电系统功率因数分析及补偿方案探讨 苏安琪
轨道交通供电系统功率因数分析及补偿方案探讨苏安琪发表时间：2018-04-28T15:18:39.283Z 来源：《电力设备》2017年第35期作者：苏安琪[导读] 摘要：为提高供电的可靠性，方便管线的敷设，轨道交通供电系统大量选用电缆配电。
（大连地铁运营有限公司辽宁大连 116000）摘要：为提高供电的可靠性，方便管线的敷设，轨道交通供电系统大量选用电缆配电。
由于电缆自身结构的特点，其供电线路充电容性无功功率比较可观。
然而各地轨道交通供电系统采用供电方式、负荷情况不尽相同，并且在特定的时间范围内，电缆线路所产生的无功功率无法由系统平衡，功率因数不理想。
而供电部门对功率因数所应达到的标准有相应的规定，凡功率因数达不到规定的用户，供电部门在标准电费的基础上，按功率因数调整电费的收取。
这样势必增加了轨道交通运营成本。
因此对轨道交通供电系统功率因数进行分析并提出补偿方案是非常有必要的。
关键词：轨道交通；供电系统；功率因数；分析；补偿方案1轨道交通供电系统组成当前轨道交通供电系统通常采用集中供电方式。
每座主变电所配置两台110/66kV（我们是66kv），35kV主变压器，由城市电网提供两回专用线路对两台主变压器独立供电。
110kV变换成35kV电压后通过35kV供电环网电缆分别向设置在各地铁车站的变电所供电。
牵引供电系统采用DC750／1500V的供电方式。
电力经牵引（降压混合）变电所两台牵引整流机组降压和整流后输出750／1500V直流，经牵引网系统向列车的牵引用电负荷供电。
动力及照明供电系统电压为交流380／220V。
车站设一个降压变电所，每个降压变电所设置两台动力变压器。
两台动力变压器经降压后，将0.4kV低压电能通过动力照明配电系统向其供电范围内的车站和区间各用电负荷供电。
2轨道交通供电系统负荷功率因数分析2.1变压器及电缆各类变压器消耗感性无功，中压环网电缆及低压电力电缆都能提供一定的容性无功。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析摘要：为确保城市轨道交通供电系统安全稳定运行，相关工作人员须对城市轨道交通供电系统的运行状态及相关电力技术管理问题予以高度重视。
在日常管理过程中，相关工作人员应主动承担自身的岗位职责，准确立足于城市轨道交通供电系统运行实况，对当前供电系统存在的运行弊端问题进行及时改进与处理，减少隐患问题出现。
文章基于城市轨道交通供电系统运行情况，对相关供电方式及电力技术问题进行总结归纳。
关键词：城市轨道交通；供电系统；电力技术1.1 集中式供电方式集中式供电方式主要根据用电容量及供电线路长度，对城市轨道交通线路涉及的外部供电内容，提供专用的主降压变电所。
在具体设置过程中，各主变电需要设立两路独立的进线电源，以确保供电过程的安全性、可靠性。
在此基础上，结合城市轨道交通内部供电系统需要的电压等级，对当前电压进行适当降压处理。
根据应用反馈情况，城市轨道交通供电系统通过合理利用集中式供电方式，可提升城市交通的运营质量与管理效率，可提高城市轨道交通车辆设施的运行安全性、可靠性。
集中式供电系统在独立性方面表现较强，受到外界干扰的影响较少，因此，安全性与稳定性表现较为突出。
1.2 分散式供电方式分散式供电主要指线路系统按照分散式原则从城市中压网络中引入多回路电源，并按照直接或间接的方式，将供电所间接的作为牵引变电所、降压变电所，为外部提供良好的供电过程。
结合以往的供电经验，分散式供电无须设置主变电所，在投资成本方面表现较低，适用于城市轨道交通供电系统建设过程中。
分散式供电方式主要从城市电网中压引入应用，供电质量易被周围居民用电影响，导致整体供电质量存在问题。
分散式供电方法涉及的成本费用较少，运营管理较为复杂。
在具体使用过程中，应根据城市轨道交通供电系统运行需求进行合理应用。
1.3 混合式供电形式混合式供电为集中式供电与分散式供电方式的结合体，在具体应用过程中，混合式供电方式主要以集中式供电方式为主，对个别地段运行管理工作，可适当引入城市电压中压作为补充供电方式进行安全应用。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析摘要：城市轨道交通运行是维护现代化社会秩序的关键环节，为进一步提高城市轨道交通运行效率应当维护好城市轨道交通供电系统并采取相关的电力技术提高其整体运行质量。
相关单位及人员应把握城市轨道交通供电系统当中存在的问题并及时做好电力技术优化，改善技术应用问题并落实各环节监管责任，围绕城市轨道交通运行状况排查运行风险，进而保障城市轨道交通运行安全，基于此本文结合城市轨道交通供电系统对其供电方式以及电力技术做简要分析。
关键词：城市轨道交通；供电系统；电力技术引言：城市轨道交通运行过程中需要从城市电网中获取大量电能，从城市轨道交通供电系统结构来看，主要涉及牵引供电系统、电源系统、动照系统等，牵引供电系统为车辆运行提供电能，维护城市轨道交通供电运行安全。
在技术不断创新过程中，电力技术也在优化升级，而路线规模的调整扩大也给城市轨道交通供电系统设计建设提出更高要求，这就需要相关单位及技术人员做好电力技术应用研究并在技术加持下提高城市轨道交通整体稳定性和安全性。
一、城市轨道交通供电系统运行分析（一）牵引供电系统城市轨道交通牵引供电系统涉及直流和交流两种供电方式，在城市轨道交通运行不断发展过程中，为进一步提高城市轨道供电系统运行整体安全性，也有部分地区尝试直流制与交流制混合应用模式。
在实践当中，前者可理解为牵引供电系统常用供电制式，牵引变电所从中压网络中获取电流，对大量电流经降压整流机组处理以直流电形式存在[1]。
而在直流电会输送到牵引网这一过程中，基于城市轨道交通牵引电机需求，牵引供电系统主要为列车提供电能，将整流装置安装在牵引变电所中进而减轻车身重量。
客观上来看直流牵引网会依照供电连贯方式，当列车运行发生故障问题时单边供电以及大双边供电间切换管理可以进一步提高城市轨道交通运行稳定性。
但直流制供电方式当中也存在一些诸如供电距离有限、线路损耗大等问题。
从牵引网构成来看，在供电系统当中主要涉及牵引网、而将其细化可分为接触网、回流线等，前者可视为列车受电直接装置，依照安装位置差异化包括接触轨和架空接触网。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统是城市轨道交通的核心系统之一，它主要负责轨道交通列车的
动力和照明等方面的供电。
城市轨道交通供电系统可以分为直接供电和间接供电两种方式。
直接供电方式是将电源直接供应到轨道交通列车或接触网上，而间接供电方式是通过供电
变压器将电能送入轨道交通列车内部。
在城市轨道交通供电系统中，电力技术是至关重要的一环。
目前，城市轨道交通采用
的主要电力技术包括直流工频电力技术和交流电力技术。
直流工频电力技术：这种技术主要适用于一些老式的城市轨道交通系统，如我国的北
京地铁、上海地铁等。
由于这种技术具有简单、可靠、稳定等特点，因此在一些老式的城
市轨道交通系统中依然得到应用。
但是，与现代城市轨道交通相比，直流工频电力技术存
在着供电效率低、供电距离短、磁场干扰大等缺点。
除此之外，城市轨道交通供电系统中还有一些其他的电力技术，如无极换相变频技术
和斯尔平技术等。
这些新兴的电力技术能够提高轨道交通的效率和可靠性，但是需要更高
的投资和研发成本。
总的来说，城市轨道交通供电系统是城市轨道交通的核心之一，电力技术的发展也非
常重要，它决定了城市轨道交通系统的可靠性和效率。
随着科学技术的不断发展和进步，
城市轨道交通的供电系统和电力技术也会朝着更加高效、可靠的方向不断发展。
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第30卷,第6期 中国铁道科学Vo l .30No .6 2009年11月 CH INA RAILWAY SCIENCENovember ,2009 文章编号:1001-4632(2009)06-0067-05城市轨道交通2种供电方式下供电系统功率因数分析李力鹏1,2,方攸同1,盛家川3,4,苏鹏程2(1.浙江大学电气工程学院,浙江杭州 310027;2.中铁电气化勘测设计研究院有限公司,天津 300250;3.天津大学计算机科学与技术学院,天津 300072;4.天津财经大学理工学院,天津 300200) 摘 要:针对城市轨道交通供电系统无功功率过补偿问题,建立集中、分散2种供电方式下的供电网络模型,基于节点电压法,给出用于轨道交通供电系统功率因数分析的简化算法,并分析2种供电方式下不同负载率、不同0.4kV 母线功率因数对整个供电系统功率因数的影响。
计算分析表明:在集中供电方式下,由于电缆线路长、电压等级高、无功功率返送现象严重,并难以通过调整0.4kV 母线功率因数避免返送无功功率,因此需要在主变电所35kV 母线上并联无功功率补偿装置,以吸收电缆产生的容性无功功率;在10kV 分散供电方式下,因为电缆线路短、电压等级低,返送无功功率现象较轻,所以可通过调整0.4kV 母线功率因数解决无功功率返送问题。
关键词:功率因数;无功功率;集中供电方式;分散供电方式;城市轨道交通 中图分类号:U 223.52 文献标识码:A 收稿日期:2009-04-22;修订日期:2009-07-06 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50877070);国家“八六三”计划项目(2007AA03Z211) 作者简介:李力鹏(1979—),男,天津人,工程师,硕士研究生。
城市轨道交通供电系统多采用电缆向负载供电,大量的带电电缆势必产生一定容量的容性无功功率,在城市轨道交通运营初期,负载率较低,难以吸收电缆产生的容性无功功率,甚至会出现无功功率过补偿的现象,从而造成系统功率因数偏低,增大无功功率损耗,致使城市轨道交通运营部门和电力部门成本增加,并且危害电力系统安全运行[1]。
为降低无功功率损耗,达到节能减排的目的,轨道交通供电系统在设计过程中必须充分考虑负载的波动对系统功率因数的影响,在城市轨道交通供电系统无功补偿方面诸多学者进行了大量的研究[2-5],但多为根据工程实际问题提出的解决方案,很少对整个供电网络进行建模并分析。
本文研究建立完整的供电系统网络模型,并为简化计算,对负载模型进行简化,提出简化的供电系统网络模型以及供电系统功率因数计算分析方法,重点分析不同负载率及不同0.4kV 母线功率因数对系统功率因数的影响,并根据分析结果提出防止无功功率返送、提高功率因数的措施。
1 供电系统网络模型 国内城市轨道交通供电系统普遍采用集中供电方式和分散供电方式。
其中,集中供电方式以上海地铁和广州地铁为典型代表,多采用35kV 作为中压环网电压等级;分散供电方式以北京地铁为典型代表,多采用10kV 作为中压环网电压等级。
1.1 环网电缆等效模型环网电缆等效电路采用经典的“Π”型等效模型,如图1所示。
图1 电缆等效电路模型 由电路学理论可知: Z =R L +jX L (1) Y =j ωC 0l =j 2πfC 0l (2)其中, R L =R 0l X L =ωL 0l =2πfL 0l式中:Z 为复阻抗;R L 为电缆电阻;j 为虚数单位-1;X L 为电缆感抗;R 0为单位长度电缆电阻;l 为电缆长度;ω为角频率;L 0为单位长度电缆电感;f 为工频50H z ;Y 为电缆对地导纳;C 0为单位长度电缆对地电容。
1.2 负载等效模型及其简化轨道交通工程用电负载包括牵引负载及动力照明负载。
可将牵引负载等效为1个电流源,动力照明负载等效为具有一定功率因数目标值的电流源。
为精简模型,将在同一节点的牵引负载及动力照明负载按照不同功率因数等效为1个电流源,并对牵引负载及动力照明负载采用相同的负载率,其简化方法如图2所示。
图2 负载简化模型 由负载简化模型可得 ﹒I 1=﹒I 1牵引+﹒I 1动照(3)式中:﹒I 1为节点1处的总负载电流;﹒I 1牵引为节点1处的牵引负载电流;﹒I 1动照为节点1处的动力照明负载电流。
1.3 网络等效简化模型通过组合电缆等效电路模型和简化的负载等效模型,可以建立供电系统的网络等效简化模型。
在集中供电方式下,电压等级较高,中压环网电缆线路较长,单个电源点对应的负载点也较多,网络相对复杂,其网路等效简化模型如图3所示。
图3 集中供电系统网络等效简化模型 分散供电方式下,电压等级较低,中压电缆线路较短,单个电源点对应的负载点较少,网络也相对简单,其网路等效简化模型如图4所示。
图4 分散供电系统网络等效简化模型 由给出的供电系统网络等效简化模型可知: ﹒U =Y -1﹒I (4)其中, ﹒U =[﹒U 1 ﹒U 2 … ﹒U N ]T ﹒I =[﹒I 1 ﹒I 2 … ﹒I N ]T Y =Y 11Y 12…Y 1N Y 21Y 22…Y 2NY N 1Y N 2…Y NN式中:﹒U 为网络节点电压矩阵;﹒I 为网络节点电流矩阵;Y 为网络节点导纳矩阵;﹒U i 为网络节点i 对参考点(常取地电位)的节点电压,i =1,2,…,N (N 为牵引供电系统的网络节点总数);﹒I i 为网络节点i 的负载电流(即由网络节点i 向网络注入的电流);Y ij 为网络节点i 与网络节点j 的互导纳(当j ≠i 时)或自导纳(当j =i 时),j =1,2,…,N 。
2 计算方法 基于节点电压法[6]和城市轨道交通供电系统网络等效简化模型,轨道交通供电系统功率因数分析的简化算法步骤如下。
(1)矩阵Y 中主对角线上元素Y ii 为网络节点i 的自导纳,它在数值上等于在网络节点i 施加单位电压而其他网络节点都接地时由网络节点i 向网络注入的电流﹒I i ,即 Y ii =﹒I i U i =1,﹒U j =0,j =1,2,…,N ,j ≠i (5)(2)矩阵Y 中非对角线上元素Y ij 为网络节点i与网络节点j 的互导纳(j ≠i ),它在数值上等于在网络节点i 施加单位电压而其他网络节点都接地时由节点j 向网络注入的电流﹒I j ,即 Y ij =﹒I j ﹒U i =1,﹒U j =0,j =1,2,…,N ,68中 国 铁 道 科 学 第30卷j≠i(6)(3)将﹒I和Y代入式(4)中以求﹒U,在求得﹒U后,由下式计算网络节点i至网络节点j的支路电流,即 ﹒I ij=(﹒U i-﹒U j)Y ij(7)(4)在求得﹒U i以及﹒I ij后,找出其中的主变电所(集中供电方式下)或开闭所(分散供电方式下)母线节点电压﹒U p以及主变电所或开闭所母线节点各馈出回路电流﹒I pj(p为主变电所或开闭所母线节点号,p∈i)。
因为﹒U p和﹒I pj均为复数,所以分别提取﹒U p的实部U p R、虚部U p x以及﹒I pj的实部I(p j)R和虚部I(pj)x,然后将这4组参数代入式(8),可计算出主变电所或开闭所的功率因数及无功功率比例。
I R=∑Nj=1,j≠pI(pj)RI x=∑Nj=1,j≠pI(pj)xP=U p R I R+U p x I xQ=U p x I R-U p R I xcos=PP2+Q2Q/S=QP2+Q2(8)式中:I R和I x分别为主变电所或开闭所母线馈出总电流的实部和虚部;P和Q分别为主变电所或开闭所母线处的有功功率和无功功率;co s和Q/S 分别为主变电所或开闭所母线处的功率因数和无功功率比例。
3 算 例3.1 计算条件3.1.1 集中供电方式电缆参数中压环网电缆采用35kV单芯交联聚乙烯绝缘电缆3相×单芯×每相240mm2和3相×单芯×每相120mm2。
查阅产品样本,它们的单位电容分别为0.1805和0.1460μF·km-1;单位电感分别为0.5677和0.6118mH·km-1。
3.1.2 分散供电方式电缆参数中压环网电缆采用三芯交联聚乙烯绝缘电缆3相×每相240mm2。
查阅样本,其单位电容和单位电感分别为0.3439μF·km-1和0.2904m H·km-1。
3.1.3 牵引负载功率因数根据整流机组特性和文献[4],牵引负载的功率因数取为0.95。
3.1.4 动力照明负载功率因数依据低压无功功率分散补偿和就地平衡的原则,每座降压变电所的0.4kV侧均设置了自动投切的无功功率补偿装置,集中进行无功功率补偿,补偿功率因数目标值可以设定。
因此,本文将动力照明负载的功率因数设定在0.78[4]～1.00之间,以研究其对系统功率因数的影响。
3.2 计算结果及分析3.2.1 集中供电方式基于图3的集中供电网络模型及计算条件,按照式(4)、式(7)及式(8)计算集中供电方式下的功率因数。
表1、表2列出了系统负载率、0.4 kV母线功率因数与供电系统功率因数及无功功率比例(Q/S)的关系。
表1 集中供电方式下供电系统的功率因数负载率0.4kV母线功率因数0.780.860.900.940.9810.10.640.640.640.630.630.610.20.930.920.920.910.900.880.30.990.990.990.980.970.960.41.001.001.001.000.990.990.51.001.001.001.001.001.000.60.990.991.001.001.001.000.70.980.990.991.001.001.00表2 集中供电方式下供电系统的无功功率比例(Q/S)负载率0.4kV母线功率因数0.780.860.900.940.9810.1-0.77-0.77-0.77-0.77-0.78-0.790.2-0.37-0.39-0.40-0.41-0.44-0.470.3-0.13-0.15-0.17-0.19-0.23-0.270.4 0.01-0.02-0.04-0.07-0.10-0.150.5 0.09 0.05 0.03 0.01-0.03-0.080.6 0.14 0.11 0.09 0.06 0.02-0.030.7 0.18 0.14 0.12 0.10 0.06 0.01 由表1和表2可知:①集中供电方式下,由于中压网络采用35kV电压等级,电缆较长,使得电缆产生的容性无功功率较大,并且城市轨道交通系统在刚刚开通时负载率低,造成功率因数也较低,此时的Q/S为负值,说明轨道交通系统向电力系统返送了无功功率,而且情况较为严重,很难通过调整0.4kV母线功率因数的办法解决系统返送无功功率的问题,该计算结果很好地解释了目前国内刚开通的轨道交通系统出现无功功率返送现象69第6期 城市轨道交通2种供电方式下供电系统功率因数分析的原因;②随着系统负载率的提高,负载吸收容性无功功率增加,电缆产生的感性无功功率也增大,感性无功功率与容性无功功率逐渐平衡,系统功率因数随之逐渐提高,这与目前轨道交通系统的实际情况相符。