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电气化铁路贯通供电对电网的影响与解决方案

李群湛

李群湛. 电气化铁路贯通供电对电网的影响与解决方案[J]. 西南交通大学学报, 2025, 60(3): 533-540, 549. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240503
引用本文: 李群湛. 电气化铁路贯通供电对电网的影响与解决方案[J]. 西南交通大学学报, 2025, 60(3): 533-540, 549. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240503
LI Qunzhan. Impact of Interconnected Power Supply for Electrified Railways on Power Grids and Its Solutions[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2025, 60(3): 533-540, 549. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240503
Citation: LI Qunzhan. Impact of Interconnected Power Supply for Electrified Railways on Power Grids and Its Solutions[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2025, 60(3): 533-540, 549. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240503

电气化铁路贯通供电对电网的影响与解决方案

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240503
基金项目: 国家能源投资集团有限责任公司重大科技项目(F1GD20200002)
详细信息
    作者简介:

    李群湛(1957—),男,教授,博士,研究方向为电气化铁路牵引供电系统理论,E-mail:lqz3431@263.net

  • 中图分类号: TM922.3;U223.5

Impact of Interconnected Power Supply for Electrified Railways on Power Grids and Its Solutions

  • 摘要:

    实现电气化铁路贯通供电,不仅需要解决铁路内部2个或者多个牵引变电所之间牵引网的双边供电,更重要的是解决铁路贯通供电给电网带来的影响. 本文研究对比单边供电系统与贯通供电系统对电网影响及其区别,结合电网合环规程,探讨双边供电的可实施性;构建贯通供电穿越功率计算模型,提出穿越功率监测方法以及树形供电、合建所和穿越功率利用3类穿越功率解决方案;在此基础上,综合负序治理和再生发电功率利用,提出多功能的智能牵引变电所方案,以消除对电网的不利影响,推动铁路更大范围实现贯通供电,取消电分相、消除无电区. 研究表明:在电网专用线供电情况下,若牵引变电所间距不超过80 km,双边供电时分区所的合环电压差不大于16.00%,相角差不大于12.00°,低于合环规程的规定值,符合要求,可以合环;与同相单边供电相比,贯通供电对电网产生的穿越功率问题可以得到很好解决,并且再生发电功率也能得到更好利用,技术指标优于单边供电.

     

  • 图 1  同相单边供电和贯通供电空载示意

    Figure 1.  Co-phase single-end power supply and interconnected power supply under no-load condition

    图 2  同相单边和贯通供电运行工况示意

    Figure 2.  Operation under co-phase single-end power supply and interconnected power supply

    图 3  双边供电等效结构

    Figure 3.  Equivalent structure of bilateral power supply

    图 4  三相等值电路示意

    Figure 4.  Three-phase equivalent circuit

    图 5  电压差与相角差示意

    Figure 5.  Voltage difference and phase angle difference

    图 6  空载工况取流示意

    Figure 6.  Current distribution under no-load condition

    图 7  双边供电的三相等效电路

    Figure 7.  Three-phase equivalent circuit for bilateral power supply

    图 8  均衡电流示意

    Figure 8.  Equalizing current

    图 9  树形供电方式示意

    Figure 9.  Tree-structured power supply

    图 10  牵引电力合建所示意

    Figure 10.  Co-built power and traction substation

    图 11  穿越功率利用示意

    Figure 11.  Through power utilization

    图 12  智能牵引变电所方案

    Figure 12.  Scheme of intelligent traction substation

    表  1  功率因数为0.95(滞后)时的电压差和相角差

    Table  1.   Voltage difference and phase angle difference at the power factor of 0.95 (lagging)

    L/km 传输功率 200 MV•A 传输功率 300 MV•A 传输功率 500 MV•A
    ΔU/kV δU/% θ/(o ΔU/kV δU/% θ/(o ΔU/kV δU/% θ/(o
    50 3.49 2.74 3.23 5.38 4.23 4.78 9.44 7.43 7.74
    60 4.23 3.33 3.85 6.56 5.16 5.69 11.60 9.13 9.16
    70 4.99 3.93 4.47 7.77 6.12 6.58 13.85 10.90 10.53
    80 5.77 4.54 5.08 9.02 7.10 7.45 16.17 12.73 11.85
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    表  2  功率因数为0.90(滞后)时的电压差和相角差

    Table  2.   Voltage difference and phase angle difference at the power factor of 0.90 (lagging)

    L/km 传输功率 200 MV•A 传输功率 300 MV•A 传输功率 500 MV•A
    ΔU/kV δU/% θ/(o ΔU/kV δU/% θ/(o ΔU/kV δU/% θ/(o
    50 4.41 3.47 2.99 6.74 5.30 4.41 11.63 9.16 7.10
    60 5.33 4.20 3.56 8.17 6.44 5.23 14.19 11.17 8.37
    70 6.26 4.93 4.13 9.64 7.59 6.04 16.81 13.24 9.60
    80 7.21 5.68 4.68 11.13 8.76 6.84 19.50 15.35 10.78
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-10-15
  • 修回日期:  2025-02-13
  • 网络出版日期:  2025-04-16
  • 刊出日期:  2025-02-26

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