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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。

  湖北省电力公司电力科学研究院高级工程师 胡斌

  电能质量预评估是在轨道交通初设前进行的,通过计算分析给出轨道交通未来运行后的电能质量是否存在超标问题,有针对性的给出治理建议或预留治理措施,这样可以在工程设计中将这些措施考虑进去,避免轨道交通运行后发现电能质量问题改造困难的情况。

  电能质量测试评估一般安排在轨道交通运行后进行,可以实时监测轨道交通电能质量问题,修正预评估误差,并根据测试评估的意见有针对性的提出改造建议。

  由此可见电能质量测试与评估工作对于科学制定轨道交通用户的电能质量解决方案是不可缺少的。

  Q5:在轨道交通中,如何实现电能质量决策性的管理功能?

  湖北省电力公司电力科学研究院高级工程师 胡斌

  引入全过程电能质量监督。从工程初期的评估,建设期间在线监测网、治理设备的同步的安装验收,再到运行后的实时在线监测都要纳入电能质量监督管理。建设一个数据完整、标准统一、开放适应、智能决策的电能质量管理平台。

  在轨道交通内部建立一个电能质量在线监测网,集中监控运行后电网各环节的电能质量指标,实时掌握整条轨道交通线主要部位的电能质量情况,根据监测数据采取控制、调节措施。对大量的监测数据进行软件分类管理,利用软件进行分析判断,给出优化建议。对于电能质量设备如SVG、APF、FC等均能通过远距离操作,遥控运行。建立相应的电能质量管理条例和考核制度。

  Q6:充电功率解决方案是否只能选用SVG装置?

  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

  目前国内城市轨道交通用户已或拟计划进行的充电功率解决方案均采用中压SVG的解决方案,SVG是一种动态无功补偿装置,一般情况下其设置原则为:

  (1)冲击性与波动性负荷用电过程中造成无功功率波动大(无功功率变化率大);(2)冲击性的无功功率已经引起了系统电压稳定性问题,特别是电压波动与闪变问题;(3)为达到预期的补偿效果,不得不采用动态响应特性更为优良的SVG装置;(4)基于装置占用场地与投运后噪声的考虑。

  因此,若仅考虑对轨道交通用户中压供电电缆的充电功率进行治理,SVG装置解决方案的科学性、安全可靠性和经济性是值得商榷的。我个人认为城市轨道交通也可考虑采用并联电抗器和磁控电抗器的解决方案,主要基于以下考虑:

  (1)中压供电电缆的充电功率大小与系统运行电压的平方成正比,24小时内的峰谷变化不大;(2)牵引站24脉波整流器的无功发生量较小、运行功率因数较高;(3)机车进站与出站从1500V直流系统汲取冲击性的功率,会造成直流母线电压从1200V~1800V区间的波动,由于系统的惯性实时不会对交流系统产生较大的影响;(4)110kV主变电所35kV系统无功功率变化规律与供电区间的机车时对数相关,并且无功波动并不剧烈,对动态无功补偿装置响应时间要求并不高;(5)城市轨道交通用户一般接入城市公用电网,对应的供电容量和短路容量大,35kV和110kV系统一般不存在电压波动与闪变的问题;(6)相比并联电抗器和磁控电容器来说,SVG装置运行过程中自身有功损耗比较大,可能达到其额定容量的2%;由于SVG装置采用大功率全控型电力电子器件,其运行的可靠性较低,故障率较高;SVG装置的投资也是最高。

  Q7:从轨道交通角度上来看,110kV电网供电的电能质量能否保证?电压跌落和三相电压不平衡度指标超标造成的轨道交通35kV配网和400民用电网的控制紊乱应如何解决?

  湖北省电力公司电力科学研究院高级工程师 胡斌

  多少年来城市电网都在不断的加强和完善,超高压电源的引入,城网改造,智能化改造等都使城网得到不断的坚强。城市发展规划执行中也不但将污染型重工业牵往市郊,因此城市110kV电网供电的电能质量完全可以得到保证。2015年前后我们对武汉市20多座变电站进行了谐波监测,发现谐波电压超标的仅有两座,不到10%,对轨道交通供电的110kV电压谐波均合格。

  由于不可避免的扰动(保护动作、雷击、高压电网操作干扰等)城市110kV电网存在电压的跌落和短时不平衡超标情况,在城市中高压电网中这种情况相对低压供电要少得多。110kV电网受到扰动后会通过轨道交通的主供电所将电压的跌落和暂时电压不平衡传到35kV配网和400V电网中。轨道交通含有24脉动整流控制、变频控制、电磁开关等易受干扰环节,这些部位防干扰措施不够,因此会受到电网供电的电压跌落和短时不平衡影响,出现紊乱情况。

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