導(dǎo)語(yǔ)：鐵路電力供電工程設(shè)計(jì)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

【摘要】對(duì)肯尼亞蒙巴薩至內(nèi)羅畢新建標(biāo)準(zhǔn)軌鐵路項(xiàng)目電力工程建設(shè)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析。非洲當(dāng)?shù)丨h(huán)境及標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)相關(guān)規(guī)范存在較大差異。論文針對(duì)電力貫通線(xiàn)、無(wú)功補(bǔ)償、中性點(diǎn)接地方式、繼電保護(hù)的設(shè)置等方面進(jìn)行對(duì)比分析，從而設(shè)計(jì)出安全、適用的鐵路供電系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】電力貫通線(xiàn)；無(wú)功補(bǔ)償；中性點(diǎn)接地方式；繼電保護(hù)

1鐵路正線(xiàn)供電方式

肯尼亞國(guó)內(nèi)電力基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，蒙內(nèi)鐵路沿線(xiàn)地方主干電網(wǎng)僅由一路既有132kV輸電線(xiàn)路構(gòu)成，132kV、33kV、11kV變電站分布稀疏，短時(shí)間停電為常態(tài)，供電可靠性較低。線(xiàn)路途經(jīng)肯尼亞國(guó)家野生動(dòng)物保護(hù)區(qū)，該范圍內(nèi)難以取得可靠的外部電源。鐵路用電負(fù)荷具有用電點(diǎn)分散，容量小，對(duì)供電質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。分散供電方案是最原始的供電方案，分散供電方案要求鐵路沿線(xiàn)地方電源資源豐富，車(chē)站及區(qū)間用電設(shè)備均可就近接引地方電源，供電線(xiàn)路較短，綜合投資較低。整條鐵路接引多處電源，運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段有較高要求，國(guó)外鐵路普遍采用分散供電方案。集中供電方案是30多年前，我國(guó)鐵路電力技術(shù)人員根據(jù)中國(guó)國(guó)情，面對(duì)鐵路沿線(xiàn)電力網(wǎng)薄弱，電力供應(yīng)匱乏，滿(mǎn)足不了鐵路的供應(yīng)需要狀況，大膽創(chuàng)新的智慧結(jié)晶，此項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過(guò)30多年的不斷改進(jìn)和完善，日臻成熟。該方案可靠性高，受到運(yùn)營(yíng)部門(mén)的歡迎。目前，我國(guó)絕大部分鐵路采用集中供電方案。依據(jù)對(duì)蒙內(nèi)鐵路沿線(xiàn)環(huán)境及電源的調(diào)查，集中供電是較為合理的方案。鐵路全線(xiàn)采用33kV電力貫通線(xiàn)作為車(chē)站及區(qū)間設(shè)備的主供電電源，既能滿(mǎn)足鐵路用電安全可靠的要求，又便于運(yùn)營(yíng)維護(hù)。貫通線(xiàn)路采用架空與電纜混合線(xiàn)路敷設(shè)方式，具備架空條件的段落均優(yōu)先采用架空線(xiàn)路，有困難路段部分采用電纜線(xiàn)路[1]。架空線(xiàn)路易受氣候影響，但造價(jià)低，便于搶修；電纜線(xiàn)路造價(jià)高，維護(hù)不如架空線(xiàn)路方便，但具有全天候特點(diǎn)，能更大限度地抵抗冰雪等自然災(zāi)害。結(jié)合實(shí)際的用電需求及建設(shè)條件，蒙內(nèi)鐵路采用架空與電纜混合線(xiàn)路型式。

2電力貫通線(xiàn)中性點(diǎn)接地方式

中性點(diǎn)接地方式與電壓等級(jí)、單相接地故障電流、過(guò)電壓水平及保護(hù)配置等有密切關(guān)系。電力貫通線(xiàn)中性點(diǎn)接地方式直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、供電可靠性、連續(xù)性和運(yùn)行的安全性，以及電力貫通線(xiàn)對(duì)通信線(xiàn)路及無(wú)線(xiàn)電的干擾。普速鐵路電力系統(tǒng)應(yīng)用較多的中性點(diǎn)接地方式為中性點(diǎn)直接接地及中性點(diǎn)不接地方式。中性點(diǎn)直接接地的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)的過(guò)電壓水平和變電設(shè)備所需的絕緣水平較低。中性點(diǎn)直接接地方式的缺點(diǎn)是發(fā)生單相接地故障時(shí)單相接地電流很大，必然引起斷路器跳閘，降低供電連續(xù)性，供電可靠性較差。中性點(diǎn)不接地方式的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)生單相接地故障時(shí)，不形成故障電流通路，通過(guò)接地點(diǎn)的電流僅為接地電容電流。當(dāng)單相接地電容電流很小時(shí)，不會(huì)形成穩(wěn)定的接地電弧，故障點(diǎn)電弧可以迅速自熄。熄弧后絕緣可自行恢復(fù)，而無(wú)須使線(xiàn)路斷開(kāi)，可以帶故障運(yùn)行一段時(shí)間，以便查找故障線(xiàn)路，單相接地電流很小，對(duì)臨近通信線(xiàn)路的干擾小。中性點(diǎn)不接地方式的缺點(diǎn)是發(fā)生單相接地故障時(shí)產(chǎn)生弧光重燃過(guò)電壓，過(guò)電壓造成電氣設(shè)備的絕緣損壞或開(kāi)關(guān)柜絕緣子閃絡(luò)，系統(tǒng)絕緣水平要求高。當(dāng)線(xiàn)路很長(zhǎng)時(shí)，接地電容電流過(guò)大，超過(guò)臨界值，接地電弧不能自熄，容易形成間歇性的弧光接地或電弧穩(wěn)定接地。間歇性的弧光接地可能導(dǎo)致危險(xiǎn)的過(guò)電壓，穩(wěn)定性的弧光接地會(huì)導(dǎo)致相間短路，使得線(xiàn)路跳閘。

3電力貫通線(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償

依據(jù)電力貫通線(xiàn)敷設(shè)方式的差異，鐵路電力系統(tǒng)通常采用靜態(tài)補(bǔ)償或動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式。靜態(tài)補(bǔ)償設(shè)備包含并聯(lián)電容器及并聯(lián)電抗器，是傳統(tǒng)的補(bǔ)償方式，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)等級(jí)的普速鐵路中。當(dāng)貫通線(xiàn)路以架空線(xiàn)路敷設(shè)為主時(shí)，采用集中設(shè)置于電力配電所高壓母線(xiàn)并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償，用于補(bǔ)償區(qū)間貫通線(xiàn)的感性無(wú)功。當(dāng)貫通線(xiàn)路以電纜線(xiàn)路敷設(shè)為主時(shí)，采用分散設(shè)置于電力配電所及區(qū)間的并聯(lián)電抗器進(jìn)行補(bǔ)償，用于補(bǔ)償區(qū)間貫通線(xiàn)的容性無(wú)功。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償設(shè)備包含靜止無(wú)功功率補(bǔ)償器及靜止無(wú)功功率發(fā)生器，是新型補(bǔ)償方式，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)等級(jí)的高速鐵路中。磁控電抗器（MSVC）以磁飽和電抗器及并聯(lián)電容器為基本元件，集成無(wú)功功率檢測(cè)控制部件構(gòu)成補(bǔ)償裝置，能夠進(jìn)行快速補(bǔ)償，使功率因數(shù)保持合理水平，補(bǔ)償裝置運(yùn)行穩(wěn)定，占地面積小。靜止無(wú)功功率發(fā)生器（SVG）以變流器及變壓器為基本元件，集成二次系統(tǒng)部件構(gòu)成補(bǔ)償裝置，通過(guò)變流器調(diào)節(jié)電壓角度，動(dòng)態(tài)控制無(wú)功功率吸收及發(fā)出。蒙內(nèi)鐵路設(shè)計(jì)階段電力貫通線(xiàn)采用全架空方式敷設(shè)，電力貫通線(xiàn)無(wú)功功率呈感性，配電所內(nèi)安裝電力電容器進(jìn)行補(bǔ)償。但在施工實(shí)施階段，因橫跨電力貫通線(xiàn)與紅線(xiàn)內(nèi)的地方電力線(xiàn)路、地方建筑、公路的安全距離不滿(mǎn)足當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)等多種原因，部分電力架空線(xiàn)改為電纜，導(dǎo)致電力貫通線(xiàn)的容性無(wú)功功率增加。在配電所內(nèi)，單純地進(jìn)行容性無(wú)功補(bǔ)償已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行的需求，需安裝既可進(jìn)行容性無(wú)功補(bǔ)償又可進(jìn)行感性無(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置。配電所選用磁控電抗器型高壓靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置（MSVC），安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置前，負(fù)荷滿(mǎn)載（負(fù)荷率90%）時(shí)，無(wú)功功率呈現(xiàn)感性，功率因數(shù)為0.85；負(fù)荷輕載（負(fù)荷率10%）時(shí)，無(wú)功功率呈現(xiàn)容性，功率因數(shù)為0.42；無(wú)法滿(mǎn)足供電部門(mén)功率因數(shù)至少為0.9的要求。安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置后，負(fù)荷滿(mǎn)載（負(fù)荷率90%）時(shí)，功率因數(shù)為0.93；負(fù)荷輕載（負(fù)荷率10%）時(shí)，功率因數(shù)為0.95；滿(mǎn)足供電部門(mén)功率因數(shù)的要求。無(wú)功補(bǔ)償裝置需提供200kV•A容性無(wú)功功率及400kV•A感性無(wú)功功率，考慮越區(qū)供電的實(shí)際需求，MSVC選取的無(wú)功功率相應(yīng)增加。

4配電所繼電保護(hù)整定沿線(xiàn)

33kV電力貫通線(xiàn)路需設(shè)置相間電流速斷、過(guò)電流及零序速斷及過(guò)電流保護(hù)裝置。貫通配電線(xiàn)路采用微機(jī)型線(xiàn)路保護(hù)裝置，保護(hù)裝置的過(guò)電流保護(hù)采用定時(shí)限“電流—時(shí)間”曲線(xiàn)進(jìn)行整定。在33kV配電所電源引入過(guò)程中，當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)提出其為本工程提供的33kV供電線(xiàn)路過(guò)電流保護(hù)采用反時(shí)限“電流-時(shí)間”曲線(xiàn)進(jìn)行整定，并要求鐵路33kV配電所線(xiàn)路過(guò)電流保護(hù)與供電線(xiàn)路過(guò)電流保護(hù)相互配合。由于采用中性點(diǎn)直接接地方式，電力貫通線(xiàn)發(fā)生接地短路或相間短路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的短路電流。針對(duì)故障電流的特點(diǎn)，分別設(shè)置二段式定時(shí)限電流保護(hù)。二段式相間電流保護(hù)分為過(guò)電流保護(hù)及無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)；過(guò)電流保護(hù)應(yīng)躲過(guò)線(xiàn)路的過(guò)負(fù)荷電流；無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)應(yīng)躲過(guò)線(xiàn)路末端短路時(shí)的最大三相短路電流；為了保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)，可以降低選擇性的要求，靠自動(dòng)重合閘裝置補(bǔ)救。二段式零序電流保護(hù)分為零序過(guò)流I段保護(hù)及零序過(guò)流II段保護(hù)；零序過(guò)流I段保護(hù)應(yīng)躲過(guò)線(xiàn)路單相接地短路電流；零序過(guò)流I段保護(hù)應(yīng)躲過(guò)其他線(xiàn)路接地短路時(shí)本線(xiàn)路供出的電容電流。

5結(jié)論

蒙內(nèi)鐵路采用電力貫通線(xiàn)替代國(guó)外鐵路的分散供電方式，安裝MSVC替代傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置，中性點(diǎn)接地采用直接接地方式替代普速鐵路普遍采用的不接地方式，配電所進(jìn)線(xiàn)采用反時(shí)限電流保護(hù)代替定時(shí)限電流保護(hù)，實(shí)踐證明技術(shù)安全可靠，為同類(lèi)型的海外項(xiàng)目提供借鑒與參考。

【參考文獻(xiàn)】

【1】TB10008—2015鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

作者:王剛 單位:中交機(jī)電工程局有限公司