电气化铁路电能质量评估与治理闭环管控是保障电气化铁路安全稳定运行、提高电能质量的重要工作,关于电气化铁路电能治理综合治理及管控主要从以下几方面展开:
电能质量问题分析
- 谐波问题:电气化铁路中的电力电子设备、变频器等在运行时会产生大量谐波电流,注入电网后会导致电网电压波形畸变,增加电网损耗,影响电气设备的正常运行,还可能干扰通信系统。
- 负序问题:电气化铁路牵引负荷为单相交流负荷,具有不对称性,会导致返回系统的电流中含有大量负序电流,使旋转电机产生反向磁场,增加电机热功耗,降低功率因数,还可能使继电保护装置误动作。
- 电压波动和闪变:由于电力机车的负荷变化大且具有间歇性,会导致供电系统的电压波动和闪变,影响电气设备的使用寿命和运行稳定性,严重时可能导致设备损坏。
电能治理评估内容
- 谐波评估:测量和分析电网中各次谐波的含量、谐波畸变率等指标,判断是否超过相关标准限值。例如在沈山铁路大虎山牵引站增容改造工程中,就重点对23、25次谐波电流进行了评估。
- 负序评估:计算负序电流、负序电压等参数,评估其对电力系统和电气设备的影响程度。
- 电压波动和闪变评估:监测电压的波动范围、闪变频率等,评估其是否会对用电设备造成不良影响。
电能质量治理措施
- 无功补偿技术:采用静止无功补偿装置(SVC)、静止无功发生器(SVG)等,提高功率因数,补偿无功功率,抑制电压波动和闪变,同时对谐波也有一定的抑制作用。如大虎山牵引站采用了带有高次谐波滤波功能的SVG作为治理方案。
- 滤波技术:安装无源滤波器、有源电力滤波器或混合型有源滤波器,对谐波电流进行滤波,降低谐波含量。
- 优化供电系统:合理规划牵引变电所的布局和供电线路,优化供电方式,减少电能质量问题的产生。例如采用柔性不断电过分相系统,实现不断电过分相与电能质量治理两种工作模式之间转换。
闭环管控流程
- 入网前评估:在电气化铁路建设或牵引站增容改造等项目的规划可研阶段,对其可能产生的电能质量问题进行全面评估分析,包括对电网的谐波、负序、电压波动等影响,提前预判潜在风险。
- 运行中治理:根据评估结果,制定针对性的治理方案并实施,安装相应的治理设备,如SVG、滤波器等,对运行中出现的电能质量问题进行实时治理。
- 治理后验证:治理设备投运后,通过现场测试等手段,对治理效果进行验证,对比治理前后的电能质量指标,如谐波含量、负序电流、电压波动等,确保达到预期的治理目标。