電氣化鐵道技術論文

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電氣化鐵道技術論文范文第1篇

論文摘要：介紹了西南交通大學建成的教學用模擬變電所實訓基地的結構、功能、特點、實踐項目。使用表明，該基地具有國內領先技術水平，完善的教學、培訓和科研的綜合功能。由于采用最新的遠程監控技術，該變電所可作為目前鐵路牽引變電所技術改造的參考。

0引言

西南交通大學有部分直接服務于鐵路現代化建設的專業，其中“鐵道電氣化”專業作為教育部、鐵道部的重點特色專業而一直受到重視。

分布于鐵路沿線的牽引變電所，是電氣化鐵道供電的樞紐。隨著我國電氣化鐵路和城市軌道交通的發展，變電所綜合自動化技術水平的不斷提高，對從事牽引變電所設計、運行、管理等方面的專業技術人才的需求數量增加，同時對其掌握知識的廣度和深度特別是具有較強的實踐動手能力方面提出了更高的要求。因此，在教學環節中，應加強學生理論和實踐相結合的能力的培養。在教育部“示范性教學實踐基地”基金支持下，2002年西南交大在峨眉校區建成一座集教學、實習、培訓和科研為一體的模擬變電所實訓基地。

1模擬變電所簡介

我校模擬變電所分為兩期建成:

I期是與實際變電所相同的開關控制屏柜和繼電保護屏柜、中央控制盤、交直流電源盤、以及自行設計的模擬負載電量和故障盤。如圖1所示。

Ⅱ期是模擬一段地方電力網或電氣化鐵路的環境下，一個調度中心使用遠動監控系統控制的五個變電所，圖2是這五個模擬變電所的一次接線圖。該項目綜合了地方與鐵路、不同主變、不同接線類型的各種變電所，且負載的大小和相位均可調節，其中S”模擬變電所采用了WBH-891型電鐵主變微機保護裝置、WKH-891型電鐵饋線微機保護裝置、DQWC-03牽引變電所二次設備測試系統。

模擬變電所中被監控設備的位置狀態信號、保護動作信號、預告信號、事故信號等遙信信號通過電纜與RTU (Remote Terminal Unit遠方終端)的開關量輸人/輸出模塊相連接，電流、電壓等遙測信號將通過信號變送器柜，輸人RTU的模擬量輸人模塊;控制中心下發的遙控命令，通過以太網傳輸，實現遙信、遙測、遙控的功能。遠動監控系統結構圖如圖3所示。RTU是采用施耐德電氣公司的PLC系列中模塊式結構的Momentum，其編程軟件Con-cept是一個基于Microsoft Windows環境的編程軟件套件，具有很強的設計性、可擴展性;主站組態軟件iFix支持工業標準，具有開放性、可組態性、兼容性及可開發性。

為了比較和研究，我系的教師正在進行一系列的科研開發，其目標是在模擬變電所二次系統中采用測控、保護一體化的分布式控制系統(DCS)實現變電所自動化管理，其結構圖如圖4。

2教學實踐基地的開發

1)校內學生及現場工程技術人員，可對照變電所各種屏柜，提高閱讀二次系統接線圖、安裝施工圖的能力，通過開閉操作、設置故障等項目的訓練，可以培養他們對現場運行中出現的故障的分析和處理能力，包括一次設備的故障范圍的判斷、二次系統的故障判斷、查找和處理。

2)變電所基本電器及二次接線方面實訓項目n個。如斷路器結構、原理;斷路器參數的測量與調整;變電所二次接線、電纜的數字編號法以及“相對標志法”的識別;二次接線盤后安裝圖及實際安裝技術;變壓器控制、保護盤結構、接線、檢測、調試及整套保護聯動實驗(包括整定計算);在以上各盤設置不同故障(可達幾百種)練習查找及消除故障的方法等。

3)運動系統遙測、遙信信號源接線的校正及采集的遙測量的精度實驗。

4)利用便攜式計算機對遙控設備進行合、分實驗，讓學生了解遠動系統是如何驅動被控設備動作。轉貼于

5)利用一般的瀏覽器訪問各RTU中PLC的網頁，實時了解該PLC的運行、通信等狀態的實驗。

6)上位機各種功能的校核實驗。通過該實驗讓學生了解調度員的工作職責、工作內容、iFix軟件的各種功能的使用，從而對遠動系統有更深層的了解。

7)利用組態軟件Concept對PLC進行配置，使學生熟練掌握利用Concept按照所用的PLC型號及設計要求對PLC進行配置;利用Concept對PLC遙控、遙信和遙測功能的編程，使學生熟練掌握Concept編程方法。

8)自動化組態軟件iFix系統的安裝，熟悉掌握iFix系統軟件的運行環境及其安裝過程。

9)通過在iFix系統新增6#模擬變電所的實驗，使學生了解iFix系統的可組態性及可擴展性。

10)進行繼電保護單體測試及數據管理。

11)進行繼電保護盤上測試及數據管理。

12)微機保護裝置的調試與特性實驗。

3實踐意義

模擬變電所實訓基地自1998年投入使用后，至今已連續培訓了五屆畢業生和一批現場工程技術人員，經總結，其實踐意義在于:

1)為學生提供專業技能訓練的條件與場所。能完成供變電工程、繼電保護、變電所二次接線、微機監控技術等幾乎全部專業課程的大量綜合性實驗，以及電氣設備的實際操作技能、檢修調試技術、查找故障及排除方法的實際訓練。而且充分利用學校具有的學科優勢，以模擬變電所為基地，配合學生專業課和專業基礎課學習，開發如電工理論、電氣裝備、自動化、計算機應用、網絡與通訊等領域的多個應用性、研究性實驗;同時由于人員和設備的集中，能夠按項目組織學生進行綜合性實訓，盡可能使學生參與以教師為主導的科研活動。

2)對于現場技術和施工人員，很重要的一點就是要能閱讀二次回路圖紙、熟練地掌握接線、配線工藝，能查找和處理運行故障和設計缺陷。通過實地培訓，能大大的提高他們的讀圖、判斷、查找、處理故障的能力。該基地于2000年為樂山電力股份有限公司培訓和考核職工283人，取得良好的效果。

3)目前西南地區鐵路已完全實現電氣化，全區擁有牽引變電所200多座，其中大都為上世紀70~80年代所建，技術水平落后。而我校模擬變電所實訓基地的建成，對其技術改造具有借鑒的意義，在應用新技術、新設備和進行技術創新方面起到示范的作用。

電氣化鐵道技術論文范文第2篇

“節能型電網限流裝置”的應用使這一難題得以破解。

“目前，寧夏石嘴山供電局投運的35KV戶外電網限流裝置每年可節省運行損耗高達390萬千瓦時，直接節電經濟效益達195萬元。到2020年，寧夏電網采用‘節能型電網限流裝置’的成本約為2900萬元。相比目前應用的斷路器而言，僅此一項可節約2.86億元。寧夏電網的裝機水平和電網規模約占全國電網的1%左右，依此計算，若將該裝置在全國推廣，可節約資金高達286億元。”

以上精辟判斷，出自負責該課題組的寧夏電力科學研究院系統分析室主任黃永寧。

現年48歲的黃永寧，在人生的26年里與“電力系統分析”結下不解之緣。多年來，他以嚴謹的科學態度和爭創一流的職業精神，刻苦鉆研、勇于拼搏，填補了寧夏電網系統分析和仿真計算、電能質量數字化分析、相量測試等電網智能分析領域的空白。

功夫不負有心人。2011年9月，黃永寧被榮聘為寧夏電力公司首席技術專家，成為勇立電力科研 “潮頭”的領軍人。

“寧夏電網必須有自己的電力系統分析軟件系統！”

1981年，18歲的黃永寧考入西安交通大學。懷揣奉獻電力科學事業的夢想，電機系發電專業成了他開啟人生理想的鑰匙。

“在大學校園，我常常凝望圖書館門口錢學森先生的高大塑像。在那里，我種下了此生與電力研究相守的‘種子’。每當遇到困難，科學巨匠的奮發精神總激勵我前行。他們對祖國、對事業的熱忱，不僅在專業學習方面給予我充足養分，更凈化了我的靈魂。”黃永寧深情地說。

1985年，邁出大學校門的黃永寧，作為“支邊”知識分子回到家鄉，進入寧夏電力試驗研究所（寧夏電力公司電力科學研究院前身）高壓室工作。第二年他又調入剛成立的系統室，主要從事電網電力系統短路、潮流、穩定三大計算系統分析工作。

20世紀80年代中期，信息技術已經開始運用于電力系統各個領域，包括電網調度自動化、電力負荷控制、計算機輔助設計、計算機仿真系統等。然而，寧夏電網由于條件所限，海量的計算工作仍需依賴大量的人力計算。當時，電子計算能夠進行電力系統三大計算的設備，離寧夏最近的是西安某科研機構所投運的VAX小型機，高昂的運算費用，往返的時間等巨大的成本使年輕的黃永寧感到“窩火”。他許下承諾：“寧夏電網必須有自己的電力系統分析軟件系統！”

1986年年底，黃永寧背起行囊，赴清華大學深造。“那年春節我未能與家人團聚，但那次學習之旅使我真正邁進了智能電力系統計算的門檻，更加堅定了我致力‘電力系統分析’并一生都愿意為之付出的信念?！秉S永寧說。

學習期間，他參與了編寫程序及使用說明書，使寧夏電網成功引進了清華大學微機版《電力系統三大計算軟件包》，填補了寧夏電力系統計算工作的空白。

“繁瑣的計算推演，計算機可在下班時間運算。第二天上班時計算機顯示出自己想要的結果，甭提多高興了！”黃永寧的微笑里依然洋溢著昔日的興奮。

那時，他是寧夏電力界最先接觸電腦的“弄潮兒”。他的同事們也從浩瀚的數據計算海洋中解脫出來。當年的黃永寧雖然年輕，但是在大伙的心目中已成為知名的“電力人物”了。

如今，寧夏電科院所使用的電力系統計算分析工具，與當年相比不可同日而語。剛剛建成的“寧夏電力公司電網仿真實驗室”是國內目前最為先進的全數字動態仿真系統之一。借助這一平臺，黃永寧及其團隊將開創寧夏電網電力系統仿真分析工作的全新局面。

“我們要像‘保健醫生’一樣，讓電網運行‘規矩有型’”

又一個喜訊在寧夏電力系統交口相傳――黃永寧主持完成的《節能型電網限流裝置的研制與應用》科研項目，獲寧夏回族自治區科學技術進步獎一等獎，寧夏電力公司科學技術進步獎一等獎，該裝置的實用新型和外觀設計兩項專利獲國家專利局授權。

迄今為止，國內外研究應用的超導故障限流器、串聯諧振限流器及固態限流器等，采用電力電子器件的限流裝置，雖然動作快速但容量有限，價格昂貴，應用量很少，大部分處于試驗樣機階段。黃永寧及團隊研制的節能型電網限流裝置取得了新的突破。在石嘴山供電局投運的35KV戶外電網限流裝置，每年可節省運行損耗高達390萬千瓦時，直接節電經濟效益達195萬元。

目前，黃永寧及其團隊正在推進《戶外高壓可重復節能電網限流裝置研制》科研項目。為克服瓶頸，他創造性地提出了“戶外高壓可重復節能限流裝置”的構想。該裝置以較低的成本和極大的節能降耗效果，實現在高壓、超高壓電網限制短路電流的功能。“這是一項世界領先技術”，黃永寧估算，該限流裝置若運用于全國電網，將產生百億元的經濟效益。

“‘短路與諧波’是威脅電網安全的幽靈，必須像醫生做手術一樣精確診治。”黃永寧做出剪刀的手勢。自從事電能質量分析與測試以來，諧波成為了黃永寧及其團隊直面的一大難題。黃永寧說，這一課題做了20多年，我們要像“保健醫生”，手拿“手術刀”，讓電網運行“規矩有型”。

黃永寧說，諧波是影響電網電能質量的“罪魁禍首”，對電網的污染就像化工廠向清澈的湖泊排污一樣。在理想干凈的供電系統中，在只含線性元件的簡單電路里，流過的電流與施加的電壓成正比，流過的電流是正弦波。在實際的供電系統中，由于有非線性負荷，如整流負載、電力機車、軋鋼機、電弧爐等存在，當電流流過與所加電壓不呈線性關系的負荷時，就形成非正弦電流，造成電網污染。諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。

“作為從事電網系統分析研究電能質量技術監督的一名工作人員，必須結合當地經濟社會發展現狀，為當地電力建設和用戶使用優良電能，掃清一切技術故障。”黃永寧針對高耗能負荷，提出的無功補償兼帶濾波的措施被高耗能廠家廣泛應用，使得電網電能質量得到顯著改善。

1994年，第一條電氣化鐵路寶中鐵路寧夏段開建，寧夏電網面臨前所未有的全新課題。黃永寧開始研究電氣化鐵路對寧夏電網的影響。當時，他和團隊率先在全國使用CHP電力系統諧波分析程序，進行寶中電氣化鐵道諧波及負序分量計算工作，計算報告《寶中電氣化鐵道寧夏段諧波分量計算報告》獲寧夏電力公司優秀科技論文一等獎。

研究雖有進展，但如何將鐵路機車運行過程模擬出來？機車運行過程中會產生多少諧波？帶電多長時間？對供電電網有什么影響？一系列嶄新的課題面前，黃永寧選擇了重回母校“充電“，同時也為了圓夢。

黃永寧說，四年大學生活對自己而言是一場如癡如醉的夢，現在這個夢依然未醒。這一次尋夢之旅其實并不浪漫，面對電氣化鐵路對寧夏電網影響的整體分析評估，諸多技術難關需要攻克。最終，在導師的指導下，他以該項目為論文選題，如愿拿到了一直心儀的“工程碩士”。

“電網安全只有起點，沒有終點”

見到黃永寧時，他正在電網仿真實驗室指導同事做線路參數測試，模擬實驗電網交直流混合仿真計算分析。偶爾會有爭論，但他親和的語氣讓實驗室氣氛融洽。其實，更多時候是他過硬的理論知識令同事們“折服”。

“與同事們探討問題是一種快樂，爭論會產生靈感，使得分析和實驗能夠走上捷徑?！秉S永寧笑呵呵地說。

在實驗室里與他“交鋒”的系統分析專責田蓓，與黃永寧共事7年，是他一手帶起來的技術骨干。

2004年，寧夏電力試驗研究所與銀川電校合并為寧夏電力科技教育工程院。工程院成立后，系統室也進行了重組，只剩黃永寧一人。田蓓等新調入的7位電校老師，具備豐富的理論知識，但實踐能力尚需提高。黃永寧的工作便由原來只管專業轉變為專業、教培“兩翼齊飛”。

田蓓和同事們回憶起當時的情景，感慨萬千：“作為一名只教過電力基礎課程的年輕職工，轉為從事電力系統分析計算，心里完全沒底。黃永寧耐心細致的言傳身教，讓我們很快找到了感覺。”

5年后，黃永寧的團隊不僅承擔起繁重的教學任務，電網分析專業更是突飛猛進，現已能夠承擔電網分析、試驗方面的各項基礎工作和國網公司科研項目，成績斐然：

完成750kV、±500kV及大機組群接入寧夏電網的前期研究項目――短路電流、過電壓計算及其限制措施研究兩個子項目，獲國網公司科技進步三等獎、寧夏電力公司科技進步特等獎；

推進寧夏電網仿真中心建設，完成寧夏電網動態仿真系統開發及應用。完成了基于ADPSS的寧夏電網主網架數字電網建設及其應用，搭建了詳細的寧夏電網主網架電磁暫態仿真模型與機電暫態仿真模型融合，建成了全數字式寧夏電網……

電氣化鐵道技術論文范文第3篇

[關鍵詞] 化工污穢 絕緣子 污閃 防范對策

電氣化鐵路接觸網絕緣子表面積污， 在惡劣天氣下引起污穢閃絡，造成大面積、長時間停電故障，是頻發性事故之一。隴海線邵崗集站、新月線焦作―柏山區間接觸網2007年8月至2009年1月發生4次大面積連續污閃跳閘，多次發生零散跳閘，長時間中斷供電，對運輸干擾很大。斷路器反復受沖擊導致壽命下降，多處接觸網絕緣子閃絡擊穿，嚴重影響牽引供電設備安全。

調查發現，邵崗集、焦作至柏山區間分別靠近瑞霖復合肥廠（以下簡稱瑞霖廠）、多氟多化工股份責任有限公司（以下簡稱多氟多公司），導致上述跳閘均由兩廠排放的污穢造成。

1 化工污穢區段狀況及跳閘特點

1.1 污穢源距鐵路過近

《GB/T 16434-1996高壓架空線路和發、變電所環境污區分級及外絕緣選擇標準》規定：離化學污源和爐煙污穢300m以內為大氣特別嚴重污染地區，是污穢等級最高的Ⅳ級。經測量，瑞霖廠排污煙囪距鐵路78m，多氟多公司排污源距鐵路36m。均為大氣特別嚴重污染地區，應采取最嚴格的治污措施。

1.2 所排污穢具有腐蝕性

瑞霖廠主要排放物為SO2和含Cd、As、Hg、F廢氣，多氟多公司主要排放物為含氟廢氣，均為有毒有害物質，嚴重影響環境。污閃接觸網金屬構件腐蝕嚴重（見圖1），周邊植被異?？菸?。

圖1 污閃接觸網金屬構件腐蝕情況

1.3 污染物排放筒高度較低

瑞霖廠排污煙囪高15m，多氟多公司采用無煙囪排放污染物。

1.4 污閃絕緣子表面臟污不明顯

污閃絕緣子表面積灰不多，附著物多為白色顆粒，臟污現象不明顯，巡視不易發現。

1.5 頻繁跳閘持續時間長

邵崗集站接觸網2007年8月24日連續跳閘10次，中斷供電58分鐘，9月27日跳閘9次，中斷供電38分鐘。焦作至柏山間接觸網2008年2月24日連續跳閘9次，2009年1月31日跳閘4次。每次大面積跳閘均伴隨雨霧天氣，少則數小時，多則十幾個小時。

1.6 絕緣子污閃范圍大

距污染源約300m范圍內，接觸網絕緣子均發現閃絡燒傷。300m～500m范圍內絕緣子也有污穢吸附，但污穢積累速度減慢，由于清掃及時，未發生污閃故障。

1.7 跳閘均發生在雨雪霧等惡劣天氣

2 絕緣子污閃分析

2.1 污閃形成機理

一般而言，干燥狀態下絕緣子表面沉積的污穢物電阻很大，在霧、露、毛毛雨或者環境濕度較高的時候，污穢物中含有的可溶鹽成份溶解，產生正負離子，可在電場力作用下定向運動，相當于在絕緣設備表面形成了一層導電膜，產生較大的泄漏電流。

由于絕緣子表面材質的不同、形狀結構的變化、表面污層分布不均勻、污層潤濕程度不同等因素的影響，泄漏電流在設備表面上的分布不均勻。在電流密度比較大的地方，熱效應顯著，污穢物中含有的水分被蒸發，在絕緣設備表面形成干燥帶。由于干燥帶中的污穢物絕緣電阻值很高，壓降很高。當干燥帶某處的場強值超過起暈場強時，就會發生不穩定的沿面局部放電現象，呈間歇脈沖狀態。當放電火花熄滅時，由于此時已形成明顯的干燥帶，泄漏電流燥帶的高電阻限制到很小的值，泄漏電流的烘干作用幾乎終止，大氣的潮濕會使干燥帶重新濕潤，從而在場強較高處又產生新的放電火花。

由于絕緣子的泄漏距離較小，如果絕緣子臟污比較嚴重、表面充分受潮，就會出現較強烈的局部放電現象，泄漏電流脈沖幅值較大，可達數十或數百毫安。這種間歇脈沖狀放電現象的發生和發展也是隨機的、不穩定的，在一定的條件下，局部電弧會逐漸沿面伸展并最終完成閃絡，即污閃。

2.2 影響污閃因素

2.2.1 臟污與濕潤

電壓、氣候、污穢是絕緣子污閃的三個要素，臟污、濕潤是構成污閃的兩項基本條件，二者缺一不可。絕緣子的泄漏電流最大值隨等值鹽密的增加成線性關系，隨相對濕度的增加成非線性關系。

2.2.2 天氣影響

中到大雨時水滴較大，降速較快，對污染絕緣子有沖洗作用，凈化積污明顯，不易發生污閃故障。而在霧天，濃度越大，泄漏電流值越大，更易發生污閃事故。

3 防范對策

對于一般的高積灰、高鹽密污穢，防污閃技術措施主要有：提高絕緣水平（調爬及采用防污型絕緣子）、使用防污閃涂料、加強清掃。對于化工污穢，沒有現成經驗，我們先后嘗試了多種方法。

3.1 絕緣整治

3.1.1 加強絕緣清掃，污閃可大大減少

在雨霧等濕潤天氣前清掃絕緣可有效避免污閃，但受天氣預報準確率、檢修天窗控制嚴格等影響，很難及時清掃絕緣子，故采取大大縮短清掃周期的方法。將檢規規定的6～12個月清掃周期改為干燥季節每月清掃，雨霧季每半月清掃后，多氟多公司附近接觸網污閃故障大大減少。

3.1.2 更換合成絕緣子，污閃周期可以延長

硅橡膠合成絕緣子有優異的憎水性和憎水遷移特性，同時由于等效直徑小，泄露電流也就小于瓷及玻璃絕緣子，故具有相對較強的耐污閃能力。但當硅橡膠表面污層過厚，憎水性難以遷移至污層表面，在長時間的潮濕條件下，憎水性呈現逐漸減弱甚至暫時消失，導致絕緣子性能大大降低。多氟多公司附近接觸網更換合成絕緣子后，在不清掃的情況下，污閃發生的周期從半個月延長至三個月左右。

3.1.3 更換大爬距絕緣子，防污閃能力略有提升

瑞霖廠附近接觸網按重污區設計，原采用爬距1400mm絕緣子，后更換為爬距1600mm絕緣子，實踐證明防污閃效果不理想。

3.1.4 加裝絕緣子防塵罩，防污閃作用不大

為減少降落吸附在絕緣子上的污穢，在多氟多公司附近接觸網棒式絕緣子有電側第一與第二瓷裙間安裝大半徑防污罩，防污閃效果不理想。

3.1.5 涂刷長效憎水涂層，在化工污穢區不適用

RTV涂料優異的耐污閃性能是設備爬距不能滿足要求時所采用的一種補救措施，主要用于變電站電瓷設備上。在多氟多公司附近接觸網絕緣子上涂刷RTV涂料，其后4個月為無雨期未發生污閃，但在首場小雨時再次污閃。其原因是化工污穢具有較強腐蝕性，RTV涂料易受到破壞。

3.2 污染源治理

3.2.1 瑞霖排污設備改造后效果顯著

據瑞霖廠提供的由環保部門出具的污染物排放檢測報告，滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297－1996）二級排放標準?？紤]到其排氣筒距線路很近且高度過低，我們要求其加高煙囪，利用高空氣流擴散快的特點，污染物向更高、更廣的范圍擴散，稀釋排放廢氣，減輕局部地區大氣污染。廠方將煙囪加高到55m，兩年來，未發生污閃故障，效果顯著。

3.2.2 多氟多排污依舊，污閃仍在

多氟多公司拒不承擔治污責任，排污依舊，也未采用高煙囪稀釋法。在按半月為周期清掃絕緣子的情況下，污閃故障仍有發生。

4 結束語

目前，電氣化鐵道進入快速發展期，沿線化工污穢導致接觸網絕緣子污閃故障必然大量發生，這種電氣化鐵路的特有故障將大大降低牽引供電的可靠性，嚴重影響運輸安全?？s短污穢區絕緣子清掃周期，有明顯防污閃效果，但頻繁作業投入很大；其它加強絕緣的方法效果欠佳；污染源治理作為防污閃治本之策，應堅決要求執行。

建議鐵路主管部門聯合環保部門，加強對電氣化鐵道沿線化工污穢源的控制。禁止在鐵路近距離內（建議距500m以上）新建化肥廠、化工廠、鋼鐵廠、鋁廠等可能導致污閃的化工污穢源，對既有導致接觸網污閃的化工污穢源強制進行治污改造。

參考文獻：

[1] 任志超，吳廣寧，周利軍，雷棟，閔英杰，羅楊.大秦線大同地區接觸網外絕緣污閃因素調查與污穢測試的研究[J].機車電傳動，2010, (5): 47-50.

電氣化鐵道技術論文范文第4篇

論文摘要：結合實際闡述電能質量的幾種改善方法與措施；無源濾波器、有源濾波器、靜止型無功補償裝置，介紹了它們的基本組成和原理，這些方法可以有效地解決穩態時的電壓質量問題；文章還就電能質量技術的改進與提高，提出系統化綜合補償技術是解決電能質量問題的“治本”途徑，以解決動態電能質量問題。

一、電能質量指標

電能質量的定義：導致用戶設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差。這個定義簡單明晰，概括了電能質量問題的成因和后果。隨著基于計算機系統的控制設備與電子裝置的廣泛應用，電力系統中用電負荷結構發生改變，即變頻裝置、電弧爐煉鋼、電氣化鐵道等非線性、沖擊性負荷造成對電能質量的污染與破壞，而電能作為商品，人們會對電能質量提出更高的要求，電能質量已逐漸成為全社會共同關注的問題，有關電能質量的問題已經成為電工領域的前沿性課題，有必要對其相關指標與改善措施作討論和分析。

電能質量指標是電能質量各個方面的具體描述，不同的指標有不同的定義，參考IEC標準、從電磁現象及相互作用和影響角度考慮給出的引起干擾的基本現象分類如下：

(1)低頻傳導現象：諧波、間諧波、電壓波動、電壓與電流不平衡，電壓暫降與短時斷電，電網頻率變化，低頻感應電壓，交流網絡中的直流；(2)低頻輻射現象：磁場、電場；(3)高頻傳導現象：感應連續波電壓與電流，單向瞬態、振蕩瞬態；(4)高頻輻射現象：磁場、電場、電磁場(連續波、瞬態)；(5)靜電放電現象。

對于以上電力系統中的電磁現象，穩態現象可以利用幅值、頻率、頻譜、調制、缺口深度和面積來描述，非穩態現象可利用上升率、幅值、相位移、持續時間、頻譜、頻率、發生率、能量強度等描述。

保障電能質量既是電力企業的責任，供電企業應保證供給用戶的供電質量符合國家標準；同時也是用戶(擁有干擾性負荷)應盡的義務，即用戶用電不得危害供電；安全用電；對各種電能質量問題應采取有效的措施加以抑制。

電能質量指標國內外大多取95％概率值作為衡量依據，并需指明監測點，這些指標特點也對用電設備性能提出了相應的要求。即電氣設備不僅應能在規定的標準值之內正常運行，而且應具備承受短時超標運行的能力。

二、電能質量標準

綜合新頒布的電磁兼容國家標準和發達國家的相關標準，中低壓電能質量標準分5大類13個指標。

(1)頻率偏差：包括在互聯電網和孤立電網中的兩種；

(2)電壓幅值：慢速電壓變化(即電壓偏差)；快速電壓變化(電壓波動和閃變)；電壓暫降(是由于系統故障或干擾造成用戶電壓短時間(10ms～lmin)內下降到90％的額定值以下，然后又恢復到正常水平，會使用戶的次品率增大或生產停頓)；短時斷電(又稱電壓中斷，是由于系統故障跳閘后造成用戶電壓完全喪失(3min，電壓中斷使用戶生產停頓，甚至混亂)；長時斷電；暫時工頻過電壓；瞬態過電壓；

(3)電壓不平衡；

(4)電壓波形：諧波電壓；間諧波電壓；(由較大的波動或沖擊性非線性負荷引起，如大功率的交一交變頻，間諧波的頻率不是工頻的整數倍，但其危害等同于整數次諧波)。

(5)信號電壓(在電力傳輸線上的高頻信號，用于通信和控制)

三、電能質量污染的治理

1、治理的基礎性工作

首先要掌握供電網絡運行狀態，對電能質量開展實時監測，以掌握其動態；第二是分析診斷其變化，即在詳細分析電能質量數據的基礎上，利用仿真軟件對電網結構的固有諧振特性進行計算與分析，排除虛假的諧波干擾；第三是開展系統的合理設計和改造，變電站的設計和投運以及新的電力用戶投運之前都要進行諧波源負荷及電能質量要求等方面的技術咨詢，線路網絡改造和建設也要結合運行負荷的特點和措施，以降低線損，降低設備損失事故，最后才是開展濾波裝置或無功補償裝置的研制、調試和現場測試，以了解治理后的效果，并總結經驗。

2、SVC裝置

近些年來發展起來的SVC裝置是一種快速調節無功功率的裝置，已成功地用于電力、冶金、采礦和電氣化鐵道等沖擊性負荷的補償，它可使所需無功功率作隨機調整，從而保持在非線性、沖擊性負荷連接點的系統電壓水平的恒定。

Qi＝QD+QL-Qc(2)

式(2)中Qi、QD、QL、Qc分別為：系統公共連接點的無功功率、負荷所需的無功功率、可調(可控)電抗器吸收的無功功率、電容器補償裝置發出的無功功率，單位均為kvar。

當負荷產生沖擊無功QD時，將引起

Qi＝QD+QL+Qc(3)

其中Qc=0，欲保持QC不變，即Qi＝0，則QD＝-QL，即SVC裝置中感性無功功率隨沖擊負荷無功功率作隨機調整，此時電壓水平能保持恒定不變。

SVC由可控支路和固定(或可變)電容器支路并聯而成，主要有四種型式：

(1)可控硅閥控制空芯電抗器型(稱TCR型)SVC，它用可控硅閥控制線性電抗器實現快速連續的無功功率調節，它具有反應時間快(5～20ms)、運行可靠、無級補償、分相調節，能平衡有功，適用范圍廣，價格便宜等優點。TCR裝置還能實現分相控制，有較好的抑制不對稱負荷的能力，因而在電弧爐系統中采用最廣泛，但這種裝置采用了先進的電子和光導纖維技術，對維護人員要專門培訓提高維護水平。

(2)可控硅閥控制高阻抗變壓器型(TCT型)，優點與TCR型差不多，但高阻抗變壓器制造復雜，諧波分量也略大一些。由于有油，要求一級防火，只宜布置在一層平面或戶外，容量在30Mvar以上時價格較貴，不能得到廣泛采用。

(3)可控硅開關控制電容器型(TSC)：分相調節、直接補償、裝置本身不產生諧波，損耗小，但是它是有級調節，綜合價格比較高。

(4)自飽和電抗器型(SSR型)：維護較簡單，運行可靠，過載能力強，響應速度快，降低閃變效果好，但其噪音大，原材料消耗大，補償不對稱電爐負荷自身產生較大諧波電流，無平衡有功負荷的能力。

3、無源濾波裝置

該裝置由電容器、電抗器，有時還包括電阻器等無源元件組成，以對某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路，以達到抑制高次諧波的作用；由于SVC的調節范圍要由感性區擴大到容性區，所以濾波器與動態控制的電抗器一起并聯，這樣既滿足無功補償、改善功率因數，又能消除高次諧波的影響。

4、有源濾波器

雖然無源濾波器具有投資少、效率高、結構簡單及維護方便等優點，在現階段廣泛用于配電網中，但由于濾波器特性受系統參數影響大，只能消除特定的幾次諧波，而對某些次諧波會產生放大作用，甚至諧振現象等因素，隨著電力電子技術的發展，人們將濾波研究方向逐步轉向有源濾波器(ActivePowerFliter，縮寫為APF)。

APF即利用可控的功率半導體器件向電網注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達到實時補償諧波電流的目的。它與無源濾波器相比，有以下特點：

a.不僅能補償各次諧波，還可抑制閃變，補償無功，有一機多能的特點，在性價比上較為合理；

b.濾波特性不受系統阻抗等的影響，可消除與系統阻抗發生諧振的危險；

c.具有自適應功能，可自動跟蹤補償變化著的諧波，即具有高度可控性和快速響應性等特點。

電氣化鐵道技術論文范文第5篇

論文關鍵詞：張力放線，走板平衡器，走板掉槽

 

1、引言

在如今的電力線路施工過程中，使用大型機械設備進行張力放線已經成為施工規程和現實施工條件的必然要求，機械張力放線能大大增加放線的施工速度，但是在具體的施工過程中，一旦遇到類似通道受阻、更換線軸、中途停車、放線走板掉槽等情況時，就要求必須及時進行處理，這就需要耗費大量的人力和物力，降低張力放線的施工效率。在電力工程項目建設工期日益緊張的今天，因為這些原因造成的工時浪費已經成為制約工期的一個重要因素，將對工程能否按期投運、發揮經濟效益產生重要影響[1,2,3,4]。

盡管通道、工藝等原因造成的停止時間是無法預見和避免的，但影響張力放線施工效率的主要因素是張力放線走板掉槽。所以，如果我們能對施工設備和器具進行適當改造，提高張力放線的施工技術，減少因平衡器掉槽導致施工中斷情況的發生，從而可以大大提高工作效率和經濟效益。

2、原因分析

張力放線過程中，在導線正常行進時，走板是用來控制和保持導線平穩行進防止其纏繞和翻轉。這時平衡器是自然下垂，有平衡器重錘的重力作用，一般不

會出現翻轉等意外現象，如下圖1(a)所示。當張力放線走板經過直線放線滑車時，滑車輪槽的上平面都是水平的，行進時平衡器隨著前面的走板從中間的槽里通過走板掉槽，此時的平衡器由于受重力作用，下垂方向與滑車輪槽方向一致，因而能順利通過，一般也不會發生掉槽現象，如下圖1(b)所示。但是，當張力放線走板經過轉角放線滑車時，轉角放線滑車受向內的合力作用，滑車會發生傾斜，滑車輪槽的上平面也跟著發生傾斜，如下圖1 (c)所示。此時的平衡器雖然仍受重力作用而豎直下垂，但正是由于平衡器下垂方向與滑車輪槽方向不一致，很容易滑落到其他的槽里或掉到導線外邊，如果此時再繼續行進，就會造成走板翻轉，甚至引起導線纏繞，因此必須立刻停止牽引，中斷施工，如下圖1 (d)所示。

圖1放線過程中走板的各種狀況圖

為什么會造成上述情況呢？一般張力放線走板平衡器尾部都是方柱形的，但為了更好地保護導線，滑車輪槽通常都是圓形的，形狀的不一致卻造成了平衡器不能完全吻合地在滑車輪槽內行進。所以一旦滑車輪槽上平面發生偏移時，走板平衡器就很容易滑落[1]小論文。

所以總體上說，導致掉槽現象發生的主要原因有：第一，滑車受合力作用，發生傾斜，導致滑車輪槽的方向也發生傾斜，與放線走板平衡器下垂方向不一致；第二，滑車輪槽與張力放線走板平衡器的形狀不一致[2]。但是，在具體施工過程中，滑車輪槽方向傾斜，與放線走板平衡器下垂方向不一致這種情況是無法避免的；而滑車輪槽與張力放線走板平衡器形狀不一致是可以改進的，因此應作為技術主要改進的對象。

3、改進措施

經過長期詳細的觀察與分析，在實際施工中，當走板平衡器最后一節通過滑車的時候容易出現掉槽現象，而前面幾節通過時很少發生這種意外情況，因此需要對平衡器最后一節――方柱體進行改造。由于輪槽是圓弧形的，方柱體與弧形槽不合適，可以將方柱體改為圓柱體。同時，在對張力放線走板平衡器相關參數的測量中發現，走板平衡器在導線行進中起到保持平衡的作用，合適的長度和重量是比較關鍵的，所以在不影響其基本功能即不改變整個平衡器的長度和重量的前提下，僅對它的形狀進行改變。

經過反復設計及驗證滑輪弧度大小，在不改變原有重量的基礎上走板掉槽，將走板平衡器最后一節拆除，根據原來的質量，重新制作了一節，將其由方柱體變成了圓柱體，裝在原來位置。經過改進后，發生掉槽現象的機率有了明顯降低，但效果還不是很理想。通過對走板平衡器的結構和掉槽時的狀況進一步分析，結合試用情況，設想如果將鏈狀連接改為旋轉連接，在發生偏移時平衡器很容易自然回落到輪槽內，這樣會不會使發生掉槽現象的機率進一步降低？于是將平衡器最后一節變為可旋轉的圓柱體，連接方式由鏈狀連接變成旋轉連接，改進后的走板平衡器如圖2所示。

圖2改進后的放線張力走板

針對改進后的走板平衡器在多條線路張力放線段施工中進行了運用和驗證，特別對容易出現掉槽即走板通過轉角塔的情況進行了實際調查和記錄，施工現場驗證效果如下圖3所示。經過大量的實際調查和記錄，經改進后的張力放線走板平衡器在投入應用時，極大地減少了因平衡器掉槽導致施工中斷情況的發生，從而大大提高了工作效率。

圖3施工現場驗證效果圖

4結論

通過對走板平衡器結構進行適當改造，使放線走板發生掉槽的機率從原來的81.2%降低到現在的8.33%，提高了張力放線的施工技術和工作效率，減少因平衡器掉槽導致施工中斷情況的發生，從而節約了人力物力，減少了勞動強度，提高了經濟效益。

參考文獻

[1]郎福堂，劉芳，侯先智；900mm~2導線“2×一牽3”張力放線施工工藝[J],電力建設，2010， No 4；

[2]毛偉敏，李建，錢連仲等；“二牽n”張力放線工藝在±800kV向上線路的應用[J],電力建設，2010， No 2;

[3]鄧新文；750kV平乾線張力放線施工中質量問題分析及對策[J],廣西電力，2009，No5；

[4]劉玖林；恒張力放線存在的問題及解決方案[J],電氣化鐵道，2008，No6；