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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。

  解决这种问题要从两方面入手。(1)继续加强城市供电电网建设、改造,完善网络结构的优化,提高供电容量,提高供电可靠性;(2)轨道交通内部35kV、400V电网加强电能质量监测,首先要采取必要措施保证内部非线性、冲击性负荷对电能质量的污染控制在合格范围内,以提高内部电网的承受能力;其次对于易受影响的设备加装稳压电源,DVR电压动态补偿装置等,提高设备抗电源干扰能力。

  中国铁路设计集团有限公司高级工程师 董志杰

  (1)城市轨道交通均位于城市中心地带,电网供电质量和供电能力强,电能质量也能够保证。

  (2)电压跌落会造成短时35kV电压降低。牵引供电系统整流变压器和400V低压配电网均设有相应保护,主要通过调整保护定值时限解决控制紊乱。三相电压不平衡度超标会造成牵引供电系统的整流变压器输出的直流波形发生变化。

  Q8:检测系统集成在综合监控中的重要性有哪些?

  湖北省电力公司电力科学研究院高级工程师 胡斌

  轨道交通的综合监控系统主要功能包括对机电设备的实时集中监控功能和各系统之间协调联动功能,面向对象包括各中央调度员、车站控制室值班人员和车辆维修、系统维护人员。一般包括中央级监控系统、车站级监控系统,可实现对电力设备、火灾报警、车站环控设备、区间环控设备、环境参数、屏蔽门、防淹门、电梯、照明、自动售票、广播、闭路电视、乘客信息等进行集中监视和控制。

  电能质量在线检测系统主要任务是实时监测轨道交通供电各部位电能质量指标,这种监测可以及时发现供电中的安全隐患、保障轨道交通的正常运行;可以为事故分析提供数据,为改进供电环境提供支持,是轨道交通电能质量科学管理不可缺少的手段。因此很有必要将轨道交通的电能质量检测系统集成到综合监控系统中,这样不仅提高了电能质量检测系统的管理级别也丰富了综合监控系统的内容。

  Q9:设备造价限制对谐波、闪变等治理设备投入上的影响有哪些?

  湖北省电力公司电力科学研究院高级工程师 胡斌

  电能质量治理成本一般都比较大,这样控制成本是一个不可忽略的现实。要达到预期的效果,必需选择性价比高的方案、设备投入上要有资金保证。投入不够会影响治理方案的选择,设备质量的下降,从而会影响治理效果,这一点是显而易见的。

  具体来说:对于一个钢厂的谐波、闪变的治理,如果投入不够,本来应该选择SVG+FC方案,可能改为TCR+FC,这样在快速反应上差一个级别,闪变治理效果不好;FC本来应该有多组滤波器,如投资不够可能会减少滤波组数,这样滤波效果得不到保障。

  Q10:对轨道交通负荷电能质量技术监督与管理的建议有哪些?

  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

  (1)从电网运行方面,加强对轨道交通负荷接入的公共电网PCC点的电能质量监督监测;对具备条件的,均应装设在线电能质量监测终端;

  (2)从电网规划方面,应对轨道交通负荷接入系统方案进行电能质量专项评估,对接入公用电网PCC点进行背景测试,并进行多方案比选;

  (3)对于35kV中压系统供配电设计,应重点关注35kV牵引系统供电电缆充电电容,避免电缆充电电容与系统阻抗产生串并联谐振,合理选择SVG装置的补偿容量;

  (4)35kV牵引整流变压器和24脉波整流机组的订货要求中,应明确左右整流变压器阻抗电压的平衡度指标,以及左右整流机组参数的平衡性要求,以避免以后系统投运后出现因24脉波整流机组不平衡而产生非特征谐波的情况。

  (5)对于低压系统使用的电力电子化用电设备,应严格按照GB/Z 17625.1和GB/Z 17625.6两个电磁兼容标准进行设备招标、采购和验收的谐波限制。

  Q11:请您展望一下轨道交通电能质量问题的行业发展方向?

  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

  城市轨道交通具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点,决定了其成为解决城市交通问题的根本出路,未来我国城市轨道交通行业势必有一个迅猛的发展期。根据自己对城市轨道交通用户供配电系统的认识,谈谈自己的见解:

  (1)双电源互为热备用的网架结构、牵引变与整流机组多种运行方式和直流母排手拉手供电等显著的特点,决定了城市轨道交通用户供用电的高可靠性与安全性。

  (2)目前主流设计的整流机组均采用24脉波二极管不可控的整流方式,具有结构简单、可靠性高、对系统的谐波污染小和运行功率因数高的特点,从换流方式上已经改善了对系统谐波与无功的干扰与影响。

  (3)对于低压系统大容量变频设备和UPS等非线性设备选型、设备采购与验收工作中,应考虑电能质量约束与要求,如谐波发生量大小与频谱分布、无功功率发生量及变化率等。

  (4)由于城市轨道交通用户对供用电高可靠性与安全性的要求,制定电能质量解决方案时,应避免解决方案“次生”新的电能质量问题,应避免解决方案对系统的安全与可靠性产生不利影响。

  (5)对于中压供电电缆充电功率引起的容性无功倒送与谐波放大等共性问题,建议由行业主管部门或行业协会牵头,组织研究机构与业界学者做系统的科学论证,并在业界形成共识,确保解决方案的安全性、可靠性、有效性与经济性。

  (6)要关注电气节能技术在城市轨道交通用户中的应用,特别是与提高城市轨道交通用户电能质量结合的节能技术的应用,如基于大容量储能技术的四象限SVG装置,用于城市轨道交通的机床再生制动能量回收利用同时可抑制1500V直流系统的电压波动。

  湖北省电力公司电力科学研究院高级工程师 胡斌

  以地铁为主的城市轨道交通负荷一般在几千千伏安,电网供电等级为110kV。轨道交通采用的是先进的24脉动整流直流牵引,已从源头上将谐波污染降到低点,内部中压配网中根据电能质量评估情况在适当地方配有SVG电压无功动态补偿装置,可以有效的缓解电压偏差、闪变、功率因数等影响,内部电网还预留有APF等谐波治理、无功补偿等手段,而随着城市电网的不断加强,电网110kV的供电质量和承受能力都在提高。完全可以预见只要双方认真做好电能质量监督工作,未来城市轨道交通在空前发展的同时,对电网和自身用电的电能质量影响可以控制在允许范围内。

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