电气化铁道电能质量综合控制研究 摘要:作为典型的非平衡负载,电气化铁道的牵引负载给公共电网带来的谐波、负序和无功等电能质量问题不 容忽视。静止无功补偿装置(SVC)是一种减小甚至消除无功、谐波以及其他电能质量问题的有效方法。以静止 无功补偿器(SVC)为基础,对电气化铁道的电能质量问题的综合控制进行研究。 关键词:电气化铁道;电网;电能质量;综合控制 1 前言 中国的电气化铁道总里程已经突破2·4万公里, 跃居世界第二。电气化铁道具有运载能力强、行车速 度快、节约能源、对环境污染小等优点,在现代国民经 济发展中起着举足轻重的作用。 但是,由于电气化铁道牵引负载所具有的随即波 动性和不对称性,其给公共电网带来的诸如负序电流、 谐波以及无功功率等电能质量问题也引起了极大的关 注。研究如何利用有效手段治理电气化铁道牵引负载 所带来的一系列电能质量问题,确保电网中其他电力 设备的安全经济运行具有重大意义。 2 电气化铁道牵引供电系统 2·1 概述 我国的动力供电电网电压一般为110kV或者 220kV,通过牵引变压器转换为27·5kV作为牵引动力 机车的供电。现在普遍流行的牵引变压器种类主要有 单相牵引变压器、Y-D11牵引变压器、阻抗匹配牵引 变压器、Scott变压器等。我国电气化铁道采用工频交 流50Hz三相供电单相用电,其负荷牵引电力机车的 功率大,速度、负载状况变化频繁,且具有不对称的特 性,导致牵引电网具有功率因数低、谐波含量高、负序 电流大等特点,不但自身损耗大,而且对公共电网及铁 路沿线的其他电力设备也带来严重危害,必须采取有 效措施加以治理[1]。 2·2 单相变压器牵引供电网 采用单相牵引变压器的牵引供电系统拓扑结构如 图1所示[2]。 单相接线牵引网采用单相变压器供电,供电方式 又分为单相接线方式和V-V接线方式。单相接线牵 引变压器的原边跨接于三相电力系统中的两相;副边 一端与牵引侧母线连接,另一端与轨道及接地网连接。 牵引变压器的容量利用率高,但其在电力系统中单相 牵引负荷产生的负序电流较大,对接触网的供电不能 实现双边供电。所以,这种结线只适用于电力系统容 量较大,电力网比较发达,三相负荷用电能够可靠地由 地方电网得到供应的场合。另外,单相牵引变压器要 按全绝缘设计制造。而单相V-V接线将两台单相变 压器以V的方式联于三相电力系统每一个牵引变电 所都可以实现由三相系统的两相线电压供电。两变压 器次边绕组,各取一端联至牵引变电所两相母线上。 而它们的另一端则以联成公共端的方式接至钢轨引回 的回流线。这时,两臂电压相位差60°接线,电流的不 对称度有所减少。这种接线即通常所说的60°接线。 2·3 三相Y-D11变压器牵引供电网 采用三相Y-D11牵引变压器的牵引供电系统拓 扑结构如图2所示[2]。 三相Y-D11结线牵引变压器的高压侧通过引入 线按规定次序接到110kV或220kV,三相电力系统的高 压输电线上;变压器低压侧的一角c与轨道,接地网连 接,变压器另两个角a和b分别接到27·5kV的a相和b 相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂 供电,两臂电压的相位差为60°,也是60°接线。因此,在 这两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器。 3 SVC静止型动态无功补偿装置 3·1 SVC的发展 静止型动态无功补偿装置SVC是一种先进的高 压电网动态功率因数补偿装置。它通过提高功率因数 来节约大量的电能,同时又起到减少电网谐波、稳定电 压、改善电网质量(环境)的作用。20世纪70年代以 来,以晶闸管控制的电抗器(TCR)、晶闸管投切的电容 器(TSC)以及二者的混合装置(TCR+TSC)等主要形 式组成的静止无功补偿器(SVC)得到快速发展。SVC 可以看成是电纳值能调节的无功元件,它依靠电力电 子器件开关来实现无功调节。SVC作为系统补偿时可 以连续调节并与系统进行无功功率交换,同时还具有 较快的响应速度,它能够维持端电压恒定 3·2 SVC的工作原理及在电网中应用 TCR+TSC型SVC的基本拓扑结构见图3。它由 1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成,在实际 系统中,TSC及无源滤波的组数可根据需要设置。 TCR的工作原理是通过控制与相控电抗器连接 的反并联晶闸管对的移相触发脉冲来改变电抗器等效 电纳的大小,从而输出连续可变的无功功率。图3中 两个晶闸管分别按照单相半波交流开关运行,通过改 变控制角α可以改变电感中通过的电流。α的计量以 电压过零点为基准,α在90°~180°之间可部分导通, 导通角增大则电流基波分量减小,等价于用增大电抗 器的电抗来减小基波无功功率。导通角在90°~180° 之间连续调节时电流也从额定到0连续变化,TCR提 供的补偿电流中含有谐波分量[3]。 TSC的工作原理是根据负载感性无功功率的变化 通过反并联晶闸管对来切除或者投入电容器。这里, 晶闸管只是作为投切开关,而不像TCR中的晶闸管起 相控作用。在实际系统中,每个电容器组都要串联一 个阻尼电抗器,以降低非正常运行状态下产生的对晶 闸管的冲击电流值,同时避免与系统产生谐振。用晶 闸管投切电容器组时,通常选取系统电压峰值时或者 过零点时作为投切动作的必要条件。由于TSC中的 电容器只是在两个极端的电流值之间切换,因此它不 会产生谐波,但它对无功功率的补偿是阶跃的。 TCR和TSC组合后的运行原理为:当系统电压低 于设定的运行电压时,根据需要补偿的无功量投入适 当组数的电容器组,并略有一点正偏差(过补偿),此 时再利用TCR调节输出的感性无功功率来抵消这部 分过补偿容性无功;当系统电压高于设定电压时,则切 除所有电容器组,只留有TCR运行。 4 电网电能质量综合控制与治理 4·1 谐波抑止与无功补偿 利用SVC动态无功补偿装置对牵引供电系统的 谐波和无功进行综合治理的关键是SVC最大无功补 偿量的确定和滤波器支路的设计[3]。 SVC最大无功补偿量Qsvc应该和设计线路牵引负 荷的大小相适应,应该按电气化铁道牵引负荷的最大 有功需求以及补偿后对装设地点功率因数或在最大无 功冲击时的最大电压损耗的要求来确定,具体可以按 照式(1)、(2)来计算。 QSVC=(tanφ1-tanφ2)Pmax(1) 式中,φ1、φ2分别为补偿前后110kV电源测功率 因数角;Pmax为电铁负荷最大有功需求。 QSVC=Qfmax-ΔU%Xs(2) 式中,Qfmax为装设地点最大无功冲击;ΔU%为装 设地点最大电压损耗要求;Xs为系统阻抗。 要想达到理想的谐波抑止效果,必须综合考虑FC 滤波支路的设计,既要保证装置的安全运行,又要达到 预计的理想效果。在实际设计中,首先需要根据供电 臂中所含的谐波分量来确定FC滤波支路的组成。由 于在电力牵引负荷的谐波中, 3、5、7次谐波占了很大 的比重,所以FC滤波支路一般由3、5、7次单调谐滤 波器构成。 当最大无功补偿容量和滤波支路的组成确定后, 如何将需补无功容量合理分配到各滤波支路中,这是 非常重要的问题。如果各滤波支路的容量分配不合 理,一方面会使设备安装总容量偏大,另一方面有可能 因为某此滤波回路补偿功率偏小而发生过负荷,对设 备安全运行造成影响。 一些著名的电气公司采用的一些算法如下[6]: 如西门子公司的无功功率补偿按式(3)分配 Qc(h)=QSVCIh/h∑Ih/h(3) 式中,Qc(h)是第h次滤波支路分配的补偿容量;Ih 为供电臂第h次谐波电流。 BBC电气公司按照式(4)分配无功功率 Qc(h)=QSVC∑Ih(4) AEG电气公司则按照式(5)分配无功 Qc(3)∶Qc(5)∶Qc(11)∶Qc(13)=2∶2∶1∶1 (5) 式中,Qc(3)、Qc(5)、Qc(11)、Qc(13)分别为第3、5、11、 13次滤波支路分配的补偿容量。 4·2 负序电流补偿 牵引电力机车产生的大量负序电流给电网中其他 的电力设备的安全、经济运行带来极大影响。SVC静 止动态无功补偿装置在补偿负序和末端电压上有着相 当高的效率。工程应用上可以选择在电网系统和负荷 上都安装SVC[5]。 在电网系统端安装应用SVC来补偿负序电流的 原则是参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws)。不管采 用哪一种牵引变压器,负序补偿的实现分为如下两步: (1)电力因数修正。通过安装电容器件,使得每 相负荷都为电阻性。 (2)参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws),AB相 的电阻性负荷G,与BC相的电容性负荷G/ 3以及CA 相的电感性负荷G/ 3互相对称。 电流环路图和相位图分别如图4、5所示: 从图5可以明显看到线电流I·A,I·B,I·C是对称 且正序的,BC相和CA相之间的阻抗负载也可以做到 类似的对称,因此系统中的所有负序电流都可以被补 偿而消除。 现在问题的关键是如何随着牵引负荷的起伏动态 地控制补偿需要的电容和电感器组。急于数字信号处 理器(DSP)的固定电容(FC)和晶闸管控制的电抗器 (TCR)的组合得以广泛应用,如图6所示。得益于 DSP对数据信息的快速处理,补偿所需的电容和电感 参数可以被快速、精确计算得到。 5 结论与展望 本文提出的基于静止动态无功补偿装置(SVC)的 电气化铁道牵引电网电能质量综合控制与治理原理与 方案具有重要的工程意义。电气化铁道的电能质量是 一个突出且严峻的课题与难题,要求我们不断探求新 的综合补偿方法,来综合控制与治理影响电能质量的 无功、谐波、负序等因素,以提高电网电能质量,确保电 网安全、经济运行。 参考文献 [1] 李群湛.电气化铁道并联综合补偿及其应用[M].北京:中国铁道 出版社, 1993. [2] TB/10009-2005铁路电力牵引供电设计规范[S]. [3] 王兆安.谐波抑止和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社,1999. [4] 铁道部电气化工程局电气化勘测设计院.电气化铁道设计手册牵 引供电系统[M].北京:中国铁道出版社, 1988. [5] 安鹏,张雷,刘玉田.电气化铁道对电力系统安全运行的影响及对 策[J].山东电力技术, 2005, (4): 16-19. [6] 马千里.动态无功补偿装置在牵引变电所的应用[J].电气化铁 道, 2008(4).
希望采纳
电气化铁道杂志是否已经关门倒闭
电气化改造即在铁路上方加装供电力机车使用电线,这条电线是电压高达27500伏的裸钢线。
这个电压的闪络距离约为0.3米,在此距离内,即使不接触带电部位,人体也可能触电,而且一电必死。
所以提醒大家一定注意不要靠近。
电气化铁路的牵引动力是电力机车,机车本身不带能源,所需能源由电力牵引供电系统提供。
牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。
变电所设在铁道附近,它将从发电厂经高压输电线送来的电流,送到铁路上空的接触网上。
接触网是向电力机车直接输送电能的设备。
沿着铁路线的两旁,架设着一排支柱,上面悬挂着金属线,即为接触网,它也可以被看作是电气化铁路的动脉。
电力机车利用车顶的受电弓从接触网获得电能,牵引列车运行。
牵引供电制式按接触网的电流制有直流制和交流制两种。
直流制是将高压、三相电力在牵引变电所降压和整流后,向接触网供直流电,这是发展最早的一种电流制,到20世纪50年代以后已较少使用。
交流制是将高压、三相电力在变电所降压和变成单相后,向接触网供交流电。
交流制供电电压较高,发展很快。
我国电气化铁路的牵引供电制式从一开始就采用单相工频(50赫)25千伏交流制。
希望能解决您的问题。
600字作文我与我的专业电气化铁道供电
“一桥飞架南北,天堑变通途”。
当看到这壮观的景象时,我不禁感叹道。
感叹高铁的宏伟,感叹工程师的智慧,感叹科技的高速发展,感叹祖国交通势必会呈现一片新的蓝图。
2011年6月26日,这个阳光明媚,凉风习习的日子里,我们校全体五年级师生驱车到位于永和乡白壁镇的京广高铁安阳站参观。
一路颠簸,我们终于来到盼望已久的目的地。
“到了,到了!”抬头仰望,只见一条长龙笔直地伸向远方,一眼望不到尽头。
还是头一次看到这样的铁路,铁路不是都建在地上吗?它却不同,高高地建在天桥上,让人眼前一亮。
它似一条玉帛,直伸到另一个美丽的城市。
踏上一阶阶台阶,来到高铁轨道之上,俯视桥下,一番美景尽收眼底。
在自由观览时,我发现高铁在建筑上与平常火车有很大区别,尤其是铁轨。
工程师叔叔介绍说,高铁是无砟轨道,当车驶过时,能因吸收能量而提高乘坐舒适度,而普通列车铁路有砟轨,坐起来不平,自然没有高铁舒服了。
说了这么多,到底什么才是高铁呢?高铁,顾名思义,就是高速铁路。
高速铁路是指通过改造原有线路,使营运速度达到每小时200公里以上,或者专门修建新线营运速度每小时250公里以上的铁路系统,人们给它起了个亲昵的名字——高铁。
不知不觉,已到了艳阳高照的正午,我们恋恋不舍地离开了高铁站。
京广高铁北起北京,南至广州,我的家乡安阳是其中的必经之地。
望着那条长龙伸向远方,直至看不见,我思绪万千。
高速铁路这条长龙横跨千万城市,在这神州大地上,高铁把异乡人们的心紧紧系在一起,以它高速、高效率向人们传递着亲情与欢乐,告诉人们科技发展是多么迅速,而那些背后默默奉献的工程师们也在用他们的智慧与汗水描绘一幅宏伟的蓝图!我相信,在不久的将来,高速铁路的发展前景会更加灿烂、辉煌!
我想要个电气化铁道技术专业毕业论文
铁路电气化是指将原来采用蒸汽机车或内燃机车牵引的铁路线路,改建成电力牵引的技术改造,或一次建成电力牵引的新线。
它是实现铁路现代化的重要组成部分。
电气化牵引是一种强力牵引类型,其牵引力不仅大于蒸汽机车,也大于内燃机车。
其技术速度一般高出蒸汽机车20~30%,先进的电力机车可使旅客列车时速达170~210公里,从而使通过能力和输运能力大为增加。
电气化牵引适宜在客货运输繁重的主干线和山区线路采用。
愈是地形复杂、限坡值大的地段,电力机车优越性愈突出。
电气化铁路的牵引动力是电力机车,机车本身不带能源,所需能源由电力牵引供电系统提供。
牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。
变电所设在铁道附近,它将从发电厂经高压输电线送来的电流,送到铁路上空的接触网上。
接触网是向电力机车直接输送电能的设备。
沿着铁路线的两旁,架设着一排支柱,上面悬挂着金属线,即为接触网,它也可以被看作是电气化铁路的动脉。
电力机车利用车顶的受电弓从接触网获得电能,牵引列车运行。
牵引供电制式按接触网的电流制有直流制和交流制两种。
直流铁路电气化改造工程。
跪求一篇关于电气化铁道供电,牵引供电,接触网的毕业论文
1、 高压软开关充电电源硬件设计2、 自动售货机控制系统的设计3、 PLC控制电磁阀耐久试验系统设计4、 永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究5、 PLC在热交换控制系统设计中的应用6、 颗粒包装机的PLC控制设计7、 输油泵站机泵控制系统设计8、 基于单片机的万年历硬件设计 9、 550KV GIS中隔离开关操作产生的过电压计算10、 时滞网络化控制系统鲁棒控制器设计11、 多路压力变送器采集系统设计12、 直流电机双闭环系统硬件设计 13、 漏磁无损检测磁路优化设计14、 光伏逆变电源设计15、 胶布烘干温度控制系统的设计16、 基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真17、 电镀生产线中PLC的应用18、 万年历的程序设计19、 变压器设计20、 步进电机运动控制系统的硬件设计21、 比例电磁阀驱动性能比较22、 220kv变电站设计23、 600A测量级电流互感器设计24、 自动售货机控制中PLC的应用25、 足球机器人比赛决策子系统与运动轨迹的研究26、 厂区35kV变电所设计27、 基于给定指标的电机设计28、 电梯控制中PLC的应用29、 常用变压器的结构及性能设计30、 六自由度机械臂控制系统软件开发31 输油泵站热媒炉PLC控制系统设计32 步进电机驱动控制系统软件设计33 足球机器人的视觉系统与色标分析的研究34 自来水厂PLC工控系统控制站设计35 永磁直流电动机磁场分析36 永磁同步电动机磁场分析37 应用EWB的电子表电路设计与仿真38 电路与电子技术基础》之模拟电子篇CAI课件的设计39 逻辑无环流直流可逆调速系统的仿真研究40 机器人足球比赛图像采集与目标识别的研究41 自来水厂plc工控系统操作站设计42 PLC结合变频器在风机节能上的应用43 交流电动机调速系统接口电路的设计44 直流电动机可逆调速系统设计45 西门子S7-300PLC在二氧化碳变压吸附中的应用46 DMC控制器设计47 电力电子电路的仿真48 图像处理技术在足球机器人系统中的应用49 管道缺陷长度对漏磁场分布影响的研究 50 生化过程优化控制方案设计51 交流电动机磁场定向控制系统设计52 开关电磁阀流量控制系统的硬件设计53 比例电磁阀的驱动电源设计54 交流电动机SVPWM控制系统设计55 PLC在恒压供水控制中的应用56 西门子S7-200系列PLC在搅拌器控制中的应用57 基于侧抑制增强图像处理方法的研究58 西门子s7-300系列plc在工业加热炉控制中的应用59 西门子s7-200系列plc在电梯控制中的应用60 PLC在恒压供水控制中的应用61 磁悬浮系统的常规控制方法研究62 建筑公司施工进度管理系统设计63 网络销售数据库系统设计64 生产过程设备信息管理系统的设计与实现
帮忙找一个电气化铁道供电的毕业调研报告~~!!!
专业培养目标:培养能从事电气化铁道供电系统及其装置的设计、运输与施工技术管理的高级技术应用性专门人才。
专业核心能力:铁道电气化设备的维护管理及应用开发。
专业核心课程与主要实践环节:电路、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与应用、自动控制原理、计算机接口技术、电机与拖动、电力电子技术、铁道供电、单片机原理与应用、可编程控制器及其应用、检测与传感技术、信号基础、电子电路实训、电气安装实训、PLC应用实训、毕业综合实训等,以及各校的主要特色课程和实践环节。
就业面向:铁路电气化的运营与施工管理,以及城市电气化交通运输、地下铁道、工矿电气化运输和工业企业供变电等技术工作。
中国铁路电气化形势是什么?
继中央公布4万亿元的经济刺激计划后,铁道部也推出逾2万亿元的铁路业投资方案,其中包括十一五规划中的1.25万元。
而2006年至2008年9月,铁路业总投资为6730亿元,预计政府将在今后两三年投入余下的1.3万亿元。
而政府制定的2009年扩张货币政策旨在扩大货币供应,因此商业银行的信贷政策有所放宽,并且偏向那些盈利能力可靠及现金流稳定的行业,如铁路及基建业。
铁道部已于2006及2007年发行了总额分别为293亿及400亿元的铁路建设债券,并在2008年前10个月激增至1100亿元。
而运输瓶颈问题严峻(尤其是春运期间),也将促使政府将发展国内铁路网络作为首要任务。
鉴于短期内出口增长呆滞及国内需求减弱,政府已决定大规模扩张铁路业投资来支撑经济的放缓,预计铁路建设商、钢材及水泥制造商、工程及机械设备制造商以及轨道交通设备制造商将受益此次大规模的投资建设。
同时,电气化将成为未来的发展趋势。
根据国务院最近修改后的铁路业中长期发展规划,铁路线总运营长度将在2020年达到12万公里,其中双轨及电气化铁路将各占50%及60%,比重远高于2007年的35%及32%。
另外,政府计划在2009及2010年各新建1万公里铁路线,每年新开工投资额为1万亿元。
新建铁路预算提高,意味着大规模铁路建设将以更复杂的项目为主,如电气化及高速铁路。
根据铁道部的方案,我们预计电气化铁路总长将在2007至2010年实现17%的平均复合增长率,而同期内铁路总长度的增幅仅4.9%。
但大型及优质铁路建设项目要求成熟的技术能力及先进的轨道运输设备,因而铁路建设施工商及轨道交通设备制造商将继续提高高档产品的比重,以迎合这些新的发展趋势。
而完整的铁路建设周期通常耗时3至4年,涉及四个阶段,即土建施工、铺轨、订制轨道交通设备及投入商业运营。
由于大规模的建设施工已经在近期展开,预期铁路工程建造商的新订单将出现急速增长。
我们预计中国中铁及中铁建设在2007至2009年的新合同价值可分别实现19%及17%的平均复合增长率;随着大型项目施工完成,中国南车的新订单或将在2010年及以后出现爆炸式增长。
我们看好中国铁路业的发展前景,建议“增持”该行业,并优先看好铁路工程商及轨道交通设备制造商,因其从快速增长的中国铁路业中受益最大。
我们给予中国中铁(观望”的评级。
在政府对铁路业的庞大投资计划下,预计公司在国内市场的新订单将出现快速增长,则公司纯利可在2007至2010年达到43%的平均复合增长率,而毛利率也将从2007年的7.4%增至2010年的8.0%。
同时,我们给予中铁建设(01186.HK)“买入”的评级,因公司旗下国内铁路业务将成为今后几年最大的增长动力来源,我们预计公司的海外业务营业额将在2009及2010年仅增长12%至13%,但预计公司盈利将在2007至2010年达到49%的平均复合增长率,而毛利率则从2007年的6.6%增至2010年的7.6%。
鉴于其盈利前景稳健,我们还将其目标价调高至13.60 港元。
另外,我们给予中国南车(01766.HK)“买入”的评级,因其是国内轨道设备业的领军企业,预计公司纯利可在2007至2010年间实现62%的平均复合增长率,而毛利率则从2007年的15.0%增至2010年的19.7%。
而鉴于新订单增长较预期提前,我们也将目标价调高至4.85港元
转载请注明出处范文大全网 » 怎样写电气化铁道毕业论文拜托各位大神