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专家谈轨道交通中电能质量问题及解决方案
2017-07-12 17:55:51  作者:  来源:中国设计师网  
  •   城市轨道交通中高压系统比较突出的电能质量问题有:35kV系统牵引站的供电电缆引起容性无功倒送的问题;正常和异常运行方式下35kV牵引站整流器产生的谐波问题;正常和异常运行方式下35kV牵引站负荷无功功率造成110kV功率因数不达标问题,以及满足某些临界条件下110kV和35kV供电电缆造成的谐波放大问题等。

  Q2:轨道交通站点电能质量分析和改进措施有哪些?

  湖北省电力公司电力科学研究院高级工程师 胡斌

  对轨道交通各站点的牵引电源和动力照明电源的电能质量分析可以把握轨道轨道交通内部电网的电能质量情况。750V(1500V)牵引电源主要含有24脉动特征谐波及电压闪变等电能质量指标,其含量在一定范围内;400V动力负荷主要有电梯、风机、照明等负荷,正常时其电能质量含量在一定范围。供电的事故往往会事先反应在电源的电能质量指标上,实时监测站点的电能质量指标对于预防供电事故,分析事故原因、改善供电质量等方面有积极的作用。

  目前许多城市轨道交通站点装有电能质量在线监测装置,监测点应覆盖全面,监测装置应联网、集中监测,最好纳入轨道交通的综合监控系统中,专业分析方面还有待提高。在管理方面对电能质量监督要引入考核机制,要培养和稳定专业监督人员。

  Q3:从电网角度上来看,轨道交通负荷对供电110kV电网的各电能质量指标(谐波,无功,闪变等)有哪些影响?地铁的广泛开通增大了电网电能质量问题,无功补偿装置如何配置,谐波治理预留有哪些必要性?

  湖北省电力公司电力科学研究院高级工程师 胡斌

  轨道交通主供电所一般通过两条110kV进线与电网相连。轨道交通的谐波电流、无功电流、负序电流及电压闪变等将会通过两条110kV进线传到110kV公用电网,影响电网的电能质量。

  根据电能质量指标从低压通过变压器传到高压侧的特性来看,谐波电流、无功电流、负序电流将通过变压器按变比传到110kV电网,而电压指标如电压谐波、闪变、三相电压不平衡度等通过变压器对高压侧的影响相对较小,这主要是因为变压器高压侧短路容量较大的原因。所以从电网角度来看,110kV公共连接点谐波电流超标的概率大于谐波电压、电压闪变、三相电压不平衡度的超标,无功电流主要会影响公共连接点的功率因数,增加线损;负序电流会抬高110kV电网的负序电压。

  地铁的广泛开通使城市110kV电网受影响的地点增多,程度加大,有可能出现轨道交通110kV公共连接点处谐波电流超标、月功率因数低于要求值的情况。这时对电网的影响不能忽略,否则不仅会影响公共电网的供电质量,还会因电能质量问题影响轨道交通内部电网的稳定运行。按照谁污染,谁治理的原则,这时轨道交通就要在主供电所加装SVG+FC等装置进行谐波治理和无功补偿。同时在内部电网需要同时治理。因此轨道交通在相应部位预留治理手段是必要的。

  河北省电力公司电力科学研究院电网技术中心主任 段晓波

  从目前已经运营的轨道交通来看,其接入公用电网PCC点电能质量指标超标的情况相对较少,主要原因如下:

  (1)接入城市公用电网的110kV网架结构坚强,母线短路容量大,轨道交通负荷协议用电容量一般较大,谐波电流允许值相对较大;

  (2)正常运行工况下,24脉波整流机组特征谐波发生量不大,不会造成PCC点谐波电流考核超过允许值;

  (3)24脉波整流机组运行功率因数高,感性无功源主要是低用电设备消耗的无功功率,以及供配电变压器因负载率变化而消耗的感性无功功率,容性无功源主要是电缆的充电功率;

  (4)即使不设置中压SVG装置补偿倒送的电缆充电功率,轨道交通负荷无功功率波动的范围也不大,不会造成公用电网母线电压波动与闪变的问题;

  (5)24脉波整流机组为三相多重化电源供电,正常运行工况下不存在三相不平衡的问题。

  综上所述,轨道交通负荷接入公用电网,考虑预留无功补偿装置空间,对中压电缆倒送的容性功率进行补偿是有必要的。没有必要预留谐波滤波器装置空间。

  Q4:对于科学制定实际运行城市轨道交通用户的电能质量解决方案,电能质量测试与评估工作的重要性有哪些?

  安徽大学教育部电能质量工程研究中心测试评估研究所所长 朱明星

  电能质量测试是对用户的供电电压质量和用电电流质量进行测试,电能质量综合评估是完成用户各级供电母线短路容量和电能质量限值计算、基波电压状态分析与评估、谐波电压状态分析与评估、谐波潮流分析与评估、基波功率潮流分析与评估、系统安全运行评估与系统经济运行评估等。为了构建安全可靠、优质高效的城市轨道交通供配系统,有必要对已投运的城市轨道交通用户进行电能质量测试与评估,并根据测试与评估结果制定相应的解决方案。

  以低压系统的谐波治理为例,低压系统电能质量测试与评估能够掌握低压系统非线性负荷谐波电流发生量的大小与频谱分布,以及中压以上系统的背景谐波和低压非线性负荷谐波电流对低压系统谐波电压的影响,为科学地选择APF装置的补偿容量以及制定治理工程的治理目标提供基础数据支撑,避免了低压系统谐波治理因盲目投资达不到治理效果而造成的经济损失。

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