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1、 第 42卷第 1期 时 代 农 机 2015年 1月 V l.42 N .1 TIMES AGRICULTURAL MACHINERY Jan.2015 交流电气化铁道的负序电流对电力系统的影响 及整改措施 李松楠 (吉林铁道职业技术学院，吉林吉林 132200) 摘要：文章对电气化铁路对电力系统的影响进行了较详细的分析研宄。主要介绍了电力系统中牵引负荷引起 的负序对系统的影响及应对措施。 关键词：电气化铁道；负序电流；影响改善 中图分类号： TM922.3 文献标识码 ： A 文章编号 ： 2095-980X(2015)01-0041-01 A Study on Impact of Neg
2、ative Sequence Current of Ac Electrified Railway on Power System and Rectification Measures LI Song-nan (Jilin railway Vocational and Technical College, Jilin, Jilin 132200,China). Abstract: This paper studied and analysed the impact of electrified railway on power system detailedly . Mainly introdu
3、ced the impact of negative sequence caused by traction load in the power system on system and c ounterme asures. Key words： electrified railway; negative sequence current; influence improvement 目前，我国电气化铁路的供电是沿线路建立若干个 牵引变电所，一般由 110 kv双电源进行供电，再经牵引 变降为电力机车用的 27.5kV或 55kV， 电力机车采用的是 25kV单相工频交流电压，经整流后驱动直流
4、牵引电动机， 在架空接触导线和钢轨之间行驶。由于工频单相交流电 气化铁道负荷是单相的，当三相电力系统向它供电时，三 相不均衡的负荷将在电力系统中引起负序电流，同时，整 流型电力机车使牵引网的电流畸变，产生的谐波电流进 入电力系统，这对电力系统的运行会产生不良的 影响。所 以，深入研宄这些不良影响和改善措施是十分必要的。 1负序电流对电力系统的影响 据电工知识，任意一个不平衡负荷都可用对称分量 法分为正序、负序和零序三组对称分量。对牵引供电系统 来说，因为牵引变压器二次侧都采用三角形或不完全三角 形结线，所以零序电流无法流通。即牵引供电系统二次侧 不会产生零序分量。所以牵引供电系统的不平衡负荷对
5、 电力系统的影响问题，实质上就是负序电流对电力系统 的影响。研宄负序电流对电力系统的影响，可以从电源和 负载两方面进行讨论。 (1)电源方面。电源方面主要是对同步发电机的影 响。制造厂生产的同步发电机，都是按三相平衡负荷运行 来考虑的。此时设备可达到额定出力。同步发电机在正常 的三相平衡负荷下，发电机定子绕组中产生与转子同向同 速的旋转磁场，这个旋转磁场与转子间没有相对运动，所 以转子中不会产生感应现象 。 收稿日期： 2014-12-15 作者简介：李松楠 1981-)，吉林人，硕士，讲师。 当同步发电机向不平衡负荷供电时，其电流除了正 序电流分量外，还有负序电流分量。 当负序电流通过发电机
6、定子绕组时，将在定子绕组 中产生负序旋转电场，该磁场的转速和转子的转速相同， 而方向却与转子转向相反。所以负序旋转磁场与转子间 的相对速度为同步转速的两倍，它必将在转子的激磁绕 组、阻尼绕组中感应产生两倍工频的附加电流，在转子表 面感应产生涡流。这些附加电流和涡流形成附加损耗，引 起额外温升。由于集肤效应，转子的表面升温较为明显。当 负序电流达一定值时，此额外温升将影响发电机的动力， 甚至使绝缘受到损害。因此，从发电机的安全运行考虑， 其每相电流均不应超过额定值。否则，电流最大的一相将 超过额定的温升。当最大一相电流达到额定值时，较小的 两相却小于额定值，所以就限制了发电机的动力。同 时，转
7、子绕组中感应产生的两倍同步频率的电流，会在转子中造 成脉动转距，引起两倍同步频率的振动，在电机中造成额 外的机械应力。当负序电流超过一定值时，可使电机的振 动达到不充许的程度。 (2)用户方面。 对感应电动机的影响。电力牵引的 单相负荷使三相系统中的各相线路产生不同的电压降，对 接在该线路上的其他动力负荷供给一个不对称的三相电 压。这个不对称的电压同样也分为正序、负序、零序三组 对称分量。由于感应电动机一般没有中线连接，所以零序 不能流通。其正序分量将产生正序转距，这是使电动机转 动的主转距。负序分 量将产生负序转距，在电动机中产生 制动的反力距，直接影响了电动机的动力，而降低运行效 率。 对
8、电力变压器的影响。由于负序电流流入电力系统 (下转第 55页） 杨文君：机械制造和机械设计的创新思维 设计研究 合理化地浓缩活动控制，实现良好的综合性创新认识，保 证良好的综合性创造认识。 (2)机械设计创新模式。根据机械的创新性思维，重 新组织固有的知识要素，对大脑内的相关序列进行合理化 的认识，提出相关解决方案，完成相关的创新思维成果认 识，对创新思维的特有属性进行系统化的模式分析，改善 有效化的协同创新机构管理认识过程，制定单项化、系统 化的解决性问题分析，完善综合性创新设计逻辑认识管 理，保证各项思维的创新设计激发管理。 4机械设计的综合性创新设计认识 (1) 智能化的设计整合法控制过
9、程。根据相关的设计 过程进行集体化的智能化分析，逐步完善相关的创新思维 认识，激发互相设计思路之间的连锁效应，实现思维的自 由化发展，提高良好的踊跃创新认识，保证合理化的思维 明确性，鼓励自我思考形式的内容分析过程，对相关的思 维原则进行定量化、系统化、归纳形式的 分析，逐步建立良 好的综合性归纳控制过程，实现设计效果的可行性审查和 控制。 (2) 仿生性的类比法控制过程分析。根据相关的自然 生物技能数据分析，对不同程度、不同类别的相关事项进 行认识。合理地加强综合性信息数据的创新管理，缩短我 国与国际上机械设计制造的距离，改善机械制造设计过程 中的软件设备和硬件设备设计过程，从而完成双向的创
10、新 管理，实现对技术水平，信息交流程度，知识内涵数据等各 个方面的有效化分析，从而逐步满足社会的综合性社会发 展需求。制定良好的理工科专业技能认识，对电子科学、力 学数据进行知识分析，完善机械运动中各项空间问题的轨 迹认识，保证综合性平衡设计过程，对相关的设计内容进 行合理化的分析，实现良好的机械制造产品认识过程。在 不断地机械化设计学习过程中，对相关的机械设计产品进 行有效化的创新认识，实现经验数据、技术能力等各项内 容的统一化创新。 综上所述，通过对我国的机械制造设计过程的合理 化分析，对整体机械设计产业的各项发展前景进行合理 化的控制，逐步改善整体行业中过去加工的相关问题。在 我国经济快
11、速发展的今天，有效化的系统设计加工过程， 创新式的机械加工订制业务管理流程对 于整体高速增长 环境来说具有良好的发展意义，加深总体技术的更新水 平，实现知识更新效果分析过程认识，保证对各项机械技 术材料的有效化分析和管理，实现对产品的技术知识更 新，保证综合性人才的专业化素质发展，提高我国的专业 知识技术引进控制过程，保证整体机械设计的综合性整 合分析，完善现代化整体经济科学技术的综合性发展过程 中的知识运用。 参 考 文 献 1 沈萌红 .TRIZ理论及机械创新实践 M.北京 :机械工业出版社， 2012. 2 符炜 .机械创新设计构思方法 fM.长沙：湖南科技出版社， 2006. 3 温兆
12、麟 .创新思维与 机械创新设计 M.机械工业出版社， 2012. (上接第 41页）而使三相电流不对称，从电力变压器的安 全运行考虑，其每相电流均不应超过额定值或允许过载 值，当最大一相电流达到额定值时或允许过载值时，较小 的两相却小于额定值，从而使变压器的容量利用率下降。 另外负序电流还造成变压器附加能量损失并在变压器铁 心磁路中造成附加发热。 对输电线路的影响。负序电流 流过电力网时，负序功率实际上并不作功，而只造成电能 损失，从而降低了电力网的输送能力。 对继电保护的影 响。负序电流容量使系统中由负序分量起动的继电保护及 自动装置误动作，从而增加保护的复杂性。 2减少负序影响的措施 为了
13、尽量减轻单相牵引负荷给电力系统造成的影 响，必要时可在电力系统、牵引供电系统采取改善措施。 (1)电力系统采取的措施。 可在发电厂或枢纽变电 所安装特殊的同期调相机。这种同期调相机，允许承受负 序电流能力较大，负序阻抗较小，吸收负序电流时不存在 相位选择问题，而且有良好的防震功能。而且可以吸收部 分高次谐波电流，而不会引起共振，因此采取调相机是比 较有效的措施，但调相机投资较大，占地较多 ，一 般不采 用。 临时性的过渡措施。如果负序电流的增大 是临时性 和过渡性的，则电力系统可采取一些临时运行方式。如将 某些线路、变压器、电抗器投入或退出，以此来改变系统中 负序电流的分配，达到减少负序电流流
14、入那些承受负序影 响能力较弱的设备的目的。 (2)牵引供电系统采取的措施。 采取牵引变电所换 相连接的供电方式。 牵引变电所采用 Scott结线、平衡牵 引变压器。 3结语 电气化铁道负荷对电力系统的影响不仅与系统结 构、容量大小有较大的联系，而且还与铁路运输的增长、牵 引变压器的接线方式有一定的关系。因此，电气化铁道技 术的发展，必须充分研宄和解决这些问题，才能保证电力 系统安全运行，并有利于电气化铁道的发展，给社会也会 带来一定的经济效益。 参 考 文 献 m李冬，程翠微，万里 .电气化铁路对电力系统的负序影响和治理措 施的分析 m.中国新技术产品， 2 u( 12). 2韦启锋 .电气化铁路牵引供电对电网的影响及其应对措施 J.电工 技术， 2011( 9). 3； |商文颖，梁毅 .电气化铁路对沿线电力系统电能质量的影响研宄 J. 东北电力技术， 201U 9). 4 谭秀炳 .交流电气化铁道供电系统 IM.成都：西南交通大学出版社 ， 2002.