高速铁路牵引供电系统

HRUh
Uh UN
100
(xhIh ) /1000100 h( 3UN )2 Ih
UN
Sk
1 0U N
3( 3UN )hIh 3ULhIh (%)
10Sk
10Sk
式中，Ih为注入电网公共连接点的总h次谐波电流，A； h为谐波次数； Sk为公共连接点的三相短路容量，MVA； UN和UL分别为公共连接点的额定相电压和线电压，kV。
过额定电压的10%；
一、牵引供电系统与电力系统的关系
牵引 变电所
eA eB eC RS XS
牵引 变电所
回流线
U& E& ZS I& E& U& U& ZS I&
馈线
25kV 接触网
钢轨
一、牵引供电系统与电力系统的关系
电压损失概念及计算方法
E
压降：U& E&U& 矢量差 压损：ΔU E&- U& 算数差
计算到负荷端口，系统电压损失表达式如下
U RS I cos X S I sin (RS P X SQ) / UN
忽略电阻 RS X S
U X S I sin 或
U
XS
Q UN
式中，XS为负荷端口看出的电网等值相电抗，； Q为该相线路传输的无功功率，kvar；
UN为线路额定相电压，kV；
为负荷功率因数角，感性负荷取正值。
ΔU jIX S
δ
A
U IRS B
C
I
ΔU (压降) I ΔU (压损)
δ 很小，近似 E E cosδ
E ZS RS jX S U
工程上
U& E&U& ZS I& (RS jXS )I&
ΔU E cos δ U Re(ΔU&)
RS cosI X S sinI
一、牵引供电系统与电力系统的关系
公共连接点（PCC） 或
供用电协议规定的电能计量点
牵
引
供
电 系牵 统引
网
25kV
电力系统
电能质量
牵引
回
变压器
馈
流 线
线
接触网
钢轨
一、牵引供电系统与电力系统的关系
➢电能质量——电压偏差
GB/T 12325—2008电能质量 供电电压允许偏差 交流50Hz电力系统供电电压偏差定义为实测电压与额
定电压之差，以额定电压的百分数表示。 35kV 及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超
一、牵引供电系统与电力系统的关系
按三相负荷，系统电压损失表达式如下
U X S I sin (
3UN )2 I sin
Sk
UN Sk
(3UN I ) sin
UN Sk
ST
sin
(V)
UN 1000
Sk
ST
sin
(kV)
式中，UN为线路额定相电压，kV； Sk为负荷端口的系统三相短路容量，MVA；
选择短路容量大的电源。 eA eB eC
ຫໍສະໝຸດ Baidu
RS
负荷的变化使PCC点电压
XS
幅值在额定值附近变化
牵
引
供
电 系牵 统引
网
牵引 变电所
钢轨
牵引 变电所
②减小无馈功线功率在系统的
回流传线 输，即提高功率因数： 采用交-2直5k-V交型接电触力网机车；
无功就地补偿
一、牵引供电系统与电力系统的关系
➢电能质量——谐波
ST为负荷三相容量，kVA；负荷功率因数角。
一、牵引供电系统与电力系统的关系
进一步，计算电压偏差
U ' U 100 UN
ST sin (%)
10 Sk
式中，Sk为负荷端口的系统三相短路容量，MVA； ST为负荷三相容量，kVA；
负荷功率因数角。
一、牵引供电系统与电力系统的关系
①减小系统等值阻抗，即
高速牵引供电系统
主讲：张丽
西南交通大学电气工程学院
一、牵引供电系统与电力系统的关系 二、牵引供电系统供电方式
1、直接供电方式 2、吸流变压器（BT）供电方式 3、带回流线的直接供电方式 4、自耦变压器（AT）供电方式 三、牵引变压器接线
一、牵引供电系统与电力系统的关系
一、牵引供电系统与电力系统的关系
一、牵引供电系统与电力系统的关系
1、牵引供电系统与电力系统的关系
220kV或110kV
发电机 升压 变压器
高压输电线路
降压 变压器
三相工频交流
降压 变压器
牵
引
供
电 系牵 统引
网
单相工频交流
25kV
牵引 变压电器所
回 流 馈线 线
用电 设备
接触网 钢轨
一、牵引供电系统与电力系统的关系
牵引供电系统与其电源，即三相电力系统（公用电网） 之间通过PCC点的电能质量相互约束。
一、牵引供电系统与电力系统的关系
➢ 电能质量国家标准
GB/T 12325-2008 电能质量 供电电压偏差 GB/T 15945-2008 电能质量 电力系统频率偏差 GB/T 15543-2008 电能质量 三相电压不平衡度 GB/T 12326-2008 电能质量 电压波动和闪变 GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波 GB/T 24337-2009 电能质量 公用电网间谐波 GB/T 18481-2001 电能质量 暂时过电压和瞬态过电压
➢ 电力系统结构
高压输电网： 500/220/110kV 低压配电网： 35/10/0.38kV
一、牵引供电系统与电力系统的关系
➢ 电力系统电能质量的基本要求
优质的供、用电应具有以下特征： (1) 供电电压具有稳定的标称频率、幅值和波形； (2) 保持三相电压和电流的平衡，保证电网最大传输效率； (3) 持续稳定和充足的电能供应； (4) 低廉的电价； (5) 对环境的不良影响较小。
一、牵引供电系统与电力系统的关系
①减小系统等值阻抗，即 eA eB eC 选择短路容量大的电源。 RS
XS
牵
引
供
电 系牵 统引
网
牵引 变电所
钢轨
牵引 变电所
馈线
回流线②减小注入系统的谐波电 流：采2用5k交V -直-接交触型网 电力
机车；装设滤波器
一、牵引供电系统与电力系统的关系
➢电能质量——电压不平衡度
eA eB eC RS XS
三相对称电源（正序）
负载的不对称使得系统 电压、电流不再对称
牵
引
供
电 系牵 统引
网
牵引 变电所
钢轨
牵引 变电所
回流线
馈线
机车为单相负载 25kV 接触网
一、牵引供电系统与电力系统的关系
大功率单相负荷对系统的冲击，要求系统有足够的承受 能力。采用单相牵引变电所的负序功率等于牵引负荷功率。
eA eB eC RS XS
牵
引
供
电 系牵 统引
网
牵引 变电所
钢轨
牵引 变电所
回流线
电源为工频（基波） 50Hz的正弦波
负载的非线性使得系统 的电压、电流波形发生 畸变
机车为非线 馈线 性负载，是
谐波电流源 25kV 接触网
一、牵引供电系统与电力系统的关系
根据 GB/T 14549-93，电网公共连接点第h次谐波电压含 有率HRUh按下式计算