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1電氣化鐵道供電系統(tǒng)負(fù)序電流分析

為了對(duì)供電系統(tǒng)負(fù)序電流進(jìn)行全面的分析，下面將借助對(duì)稱向量的分析法，對(duì)各繞組電流相互關(guān)系、饋線電流與負(fù)序電流的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)分析，并介紹實(shí)際運(yùn)行情況，然后提出相應(yīng)的解決方案。

（1）牽引變壓器各繞組電流相互關(guān)系分析。就其所采用的形式來看，供電系統(tǒng)牽引變壓器有兩種形式，一種是SCOT三相-兩相接線的牽引變壓器，另一種是Yd11接線的三相交流牽引變壓器。在這里只討論第一種情況，即SCOT牽引變壓器各繞組電流之間的相互關(guān)系。在一般情況下，根據(jù)對(duì)稱分量法進(jìn)行計(jì)算，可以得知負(fù)序電流等于零。也就是說，在這個(gè)時(shí)候，注入到電網(wǎng)的負(fù)序是零，不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響。在供電系統(tǒng)當(dāng)中，線路的參數(shù)是相同的，但機(jī)車會(huì)不斷地運(yùn)行，其位置會(huì)發(fā)生不斷的變化，所以二者之間會(huì)發(fā)生移相，在這個(gè)過程中，可能會(huì)產(chǎn)生很大的負(fù)序電流。尤其是當(dāng)機(jī)車相距較大的時(shí)候，一個(gè)在供電首端，一個(gè)在末端，在這時(shí)，相距差是最大的，對(duì)負(fù)序電流的影響也是最大的。

（2）饋線電流與負(fù)序電流的關(guān)系分析。饋線電流和負(fù)序電流的大小有著緊密的聯(lián)系，不僅和二者的相位有關(guān)，還和二者的幅值有關(guān)。現(xiàn)在對(duì)以下幾種不同情況進(jìn)行分析，設(shè)定移相造成某一時(shí)刻1的滯后角度為，2的滯后角度為。第一種情況是，當(dāng)饋線電流幅值相等，阻抗移相角相同的時(shí)候，也就是1=2，=的情況，通過分析可以得知：鐵路線上的每個(gè)變電所供電距離約為50km，對(duì)復(fù)線來說，機(jī)車的牽引負(fù)荷、運(yùn)行速度、密度是一樣的時(shí)候，上下行的左側(cè)與右側(cè)負(fù)荷電流大致相等。機(jī)車在行使的過程中，如果處于合適的位置，=。這時(shí)候，負(fù)序電流的大小為0。第二種情況是，饋線電流幅值相等，阻抗移相角不相同的時(shí)候，也就是1=2，≠的情況，通過分析可以得知：負(fù)序電流是由機(jī)車位置所引起的，一個(gè)位于距離變電所較遠(yuǎn)的地方，一個(gè)位于較近的地方，在這時(shí)候，負(fù)序電流的大小為21（）/2。第三種情況是：饋線電流幅值不相等，阻抗移相角也不相同的時(shí)候，也就是1≠2，≠的情況，通過分析可以得知：事實(shí)上，這種情況是常態(tài)，大部分情況是這種狀態(tài)，所以，分析負(fù)序電流的大小具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在分析的時(shí)候，不管這四個(gè)量誰大誰小，其結(jié)果都是一樣的，負(fù)序電流的大小為。

（3）實(shí)際運(yùn)營分析。根據(jù)某路段運(yùn)行的實(shí)際情況，對(duì)電流值進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，得出SCOT變壓器饋線電流和負(fù)序電流具體的測(cè)量值：序號(hào)1，IA為134，IB為112，IA-為20；序號(hào)2，IA為90，IB為110，IA-為18；序號(hào)3，IA為156，IB為100，IA-為58；序號(hào)4，IA為121，IB為68，IA-為52；序號(hào)5，IA為110，IB為126，IA-為14。從這些測(cè)量數(shù)據(jù)可以得知，實(shí)際測(cè)量值和理論分析值沒有多大的差異，幾乎是相等的，這更進(jìn)一步證明理論分析是準(zhǔn)確的，與實(shí)際情況相當(dāng)吻合。（4）解決方案。通過以上的介紹和分析可以得知，運(yùn)用SCOT變壓器之后，系統(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生很大的電流，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響，在實(shí)際工作中不能忽視，必須采取相應(yīng)的措施解決這一問題，降低電流，促進(jìn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。根據(jù)存在的問題，結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際情況，筆者認(rèn)為可以采取以下幾種解決方案。

第一，采用負(fù)序電流保護(hù)的方式。如果系統(tǒng)三相不平衡，并且達(dá)到一定程度的時(shí)候，尤其是出現(xiàn)故障的時(shí)候，負(fù)序電流濾波器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，并且可以作為故障時(shí)保護(hù)元件的啟動(dòng)信號(hào)。此外，如果變壓器出現(xiàn)不對(duì)稱短路的情況，信號(hào)還可以作為后備保護(hù)設(shè)備，但是會(huì)影響到正常的行車。

第二，科學(xué)調(diào)度和合理安排行車。采用SCOT變壓器之后，阻抗移相角幾乎是相等的，并且，只要兩相上的饋線電流相等，注入到電網(wǎng)的負(fù)序電流就很少，甚至幾乎為零，可以將此忽略不計(jì)。該方式切實(shí)可行，并且操作簡單，也是最經(jīng)濟(jì)的一種方式，在實(shí)際工作中值得采用。因此，鐵路部門需要努力提高營運(yùn)水平，做好調(diào)度工作，對(duì)上下行行車密度和運(yùn)量進(jìn)行科學(xué)合理的安排。通過采用這種方式，能夠保證低壓側(cè)兩條母線上的電流負(fù)荷曲線一致，從而盡到最大的可能減少牽引負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)的不良影響，促進(jìn)系統(tǒng)正常地運(yùn)行和工作。

第三，其它方案。例如，采用單相電能質(zhì)量控制設(shè)備，盡量減少對(duì)系統(tǒng)的影響，促進(jìn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。此外，還可以采用提高牽引電機(jī)供電質(zhì)量的方式，促進(jìn)機(jī)車處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。不過，該技術(shù)還處在初步運(yùn)用狀態(tài)，還有不成熟之處，將來需要進(jìn)一步研究和完善，以促進(jìn)其發(fā)揮更好的性能。

2結(jié)束語

總之，牽引供電系統(tǒng)是鐵路最主要的供電方式，在電氣化鐵道當(dāng)中，負(fù)序電流的大小與多種因素有關(guān)，包括系統(tǒng)容量、鐵路運(yùn)量增長、運(yùn)行方式等因素。今后在實(shí)際工作中，應(yīng)該根據(jù)其影響因素，采取切實(shí)可行的方案，減少或者抑制負(fù)序電流的大小，促進(jìn)供電系統(tǒng)的正常、安全運(yùn)行，推動(dòng)電氣化鐵道的發(fā)展，獲得更好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

作者：繆建平單位：朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司