高速铁路全电缆电力贯通线的电容电流及其容性无功补偿分析.pdf

2 0 1 5年 2月 第 6卷 第 1期 高速铁路技术 HI GH S P EE D RAI L W A Y I EC HN 0L OGY No 1， Vo 1 6 F e b 2 0 1 5 文章编号 ：1 6 7 4 8 2 4 7 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 o 2 7 0 5 高速铁路全 电缆 电力贯通线的电容 电流 及 其容性 无功补偿分 析 张 凉永 ( 中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 6 1 0 0 3 1 ) 摘要： 在高速铁路电力供配电系统中， 采用全电缆贯通线方案供电系统可靠性得以大幅提高的同时， 电容 电流过大会带来末端电压超标 、 容性无功增加、 系统效率降低、 操作过电压、 单相接地故障下的电弧过电压等 一 系列问题。文章针对高速铁路电力贯通线的常见配置， 在正常运行和单项接地故障情况下， 对电缆线路电 容电流分布及其参数水平予以分析。并通过对单芯电缆和三芯电缆方案的电容电流水平差异进行理论分析 和比较， 得出全线路单芯电缆敷设方案在可靠性上具备明显优势的结论。并提出了在工程设计中的电抗器 补偿容量计算、 补偿后电容电流的校验以及供配电系统中性点接地方式选择的建议。 关键词： 电容电流； 容性无功；电抗器；中性点 中圈分类号 ： U 2 2 3 5 2 文献标志码 ： A An a l y s i s o f Ca pa c i t i v e Cu r r e n t a n d Ca p a c i t i v e Re a c t i v e Co mp e n s a t i o n i n t h e Me d i u m v o l t a g e o f A l l 。 c a b l e T h r o u g h L i n e o n H i g h s p e e d R a i l w a y 口 ZHANG Li a n g y o n g ( C h i n a R a i l w a y E r y u a n E n g i n e e ri n g G r o u p C o ， L t d ， C h e n g d u 6 1 0 0 3 1 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h o u g h t h e r e l i a b i l i t y o f p o we r s u p p l y s y s t e m wi t h a l l c a b l e t h r o u g h l i n e i s i mp r o v e d g r e a t l y ，a s e ri e s o f p r o b - l e ms o c c u r ，s u c h a s t e r mi n a l o v e r v o l t a g e ，i n c r e a s i n g o f c a p a c i t i v e r e a c t i v e p o we r ， l o w e r s y s t e m e ffic i e n c y，s wi t c h i n g O V e r v o h a g e a n d a r c o v e r v o l t a g e u n d e r s i n g l e p h a s e gro u n d i n g f a u l t d u e t o e x c e s s i v e c a p a c i t i v e c u r r e n t i n t h e p o we r s u p p l y s y s t e m o f h i g h s p e e d r a i l wa y Ac c o r d i n g t o c o mmo n c o n f i g u r a t i o n o f p o we r t h r o u g h l i n e o n h i g h s p e e d r a i l wa y，a n a n aly - s i s i s ma d e o n d i s t rib u t i o n a n d pa r a me t e r l e v e l o f c a pa c i t i v e c u r r e n t o f c a b l e l i n e u n d e r n o r ma l wo r k i n g c o n d i t i o n s a n d s i n g l e - p ha s e gro u n d i n g f a u l t Th e t he o r e t i c a l a na l y s i s a n d c o mp a ris o n a r e ma d e o n h o r i z o n t al d i f f e r e n c e o f c a p a c i t i v e c u r r e n t b e t we e n s i n g l e - c o r e c a b l e a n d t h r e e c o r e c a b l e，t h r o u g h a n a l y s i s a n d c o mp a ris o n，i t i s c o n c l ud e d t h a t s i n g l e c o r e c a b l e i s mo r e r e l i a b l e t h a n t h r e e - c o r e c a b l eS u g g e s t i o n s a r e g i v e n f o r c a l c u l a t i o n o f r e a c t o r c o mp e n s a t i n g c a p a c i t y，v e r i fi c a t i o n o f c o mp e n s a t e d c a p a c i t i v e c u rre n t a n d s e l e c t i o n o f n e u t r al p o i n t g r o u n d i n g mo d e i n t h e e n g i n e e ri n g d e s i g n Ke y wor d s： c a p a c i t i v e c u rre n t ；c a p a c i t i v e r e a c t i v e p o we r ；r e a c t o r ；n e u t r a l p o i n t 引言 目前， 在高速铁路路网快速扩张的过程中， 由于技 加 ， 导致的容性无功补偿、 中性点接地方式改变等问题 目益突显。 铁路电力供配电系统， 是指向电力机车牵引负荷 术标准提高、 负荷特征改变、 可靠性要求提高， 铁路电 之外的其他所有铁路用电负荷供电的中压供电系统， 力供配电系统电缆线路 的使用量也大幅提高 ， 系统 的 多为 1 0 k V ( 或 3 5 k V) 等级。该系统的主要构成情况 电容电流、 容性无功、 单相接地故障电容电流大幅增 收稿 日期 ： 2 0 1 4 1 0 - 2 8 作者简介： 张凉永( 1 9 6 4 - ) ， 男， 工程师， 国家注册电气工程师。 为： 沿铁路正线每间隔4 0 6 0 k m设置若干个铁路变 ( 配) 电所， 由城市供配电网络接取电源之后经专用 1 0 1 0 k V调压器隔离调压之后馈 出 1 0 k V线路 ， 1 0 k V 线路沿铁路架设直至下一个铁路变 ( 配) 电所 。这些 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 张凉永： 高速铁路全电缆电力贯通线的电容电流及其容性无功补偿分析 位于各铁路变 ( 配) 电所之 间的 1 0 k V供 电臂沿铁路 通长架设 、 分段接续 、 覆盖铁路全线 ， 向沿线车站 、 桥梁 隧道 、 区间的各类铁路负荷提供 电源。该 1 0 k V线路 称为贯通线 。贯通线长达 4 0 6 0 k m的供电臂长度远 高于城市供配电系统的同等级线路 ， 这是铁路 电力供 配电系统区别于城市供配电系统的主要特征之一。 铁路变 ( 配 ) 电所设 1 0 1 0 k V专 用调 压器 的 目 的， 是由于贯通线所带负载中的通信、 信号等用电设备 的负荷等级高 、 可靠性要求高。经 1 0 1 0 k V有载调压 改善电源质量的同时 ， 将重要设备 电源与其他负荷相 互隔离 ， 降低其故障率 ， 提高可靠性 。 在以往普速铁路的电力供配电系统中， 贯通线主 要以架空线路为主， 仅个别困难区段短距离使用电缆 ， 线路容抗很大 ， 单相接地故障 电容 电流很小 ( 大 多在 l O A以下) ， 发生单相接地故 障时 ， 虽然相对地 电压升 高 倍 ， 但线电压不变 、 保护装置动作于信号， 可带故 障运行 2 h ， 具有停电次数少、 供电持续性高的特征。 所以铁路 电力供配 电系统多采用 中性点不接地方式 。 但在高速铁路 的供配 电系统中， 贯通 线使用全 电缆方 案情况下， 电容电流大幅提高 ， 单相接地故障情况下 电 D 萎 鬈 萎 系统的中性点接地方式 。 本文就高速铁路电力供配电系统全电缆贯通线 的 电容电流水平、 补偿电抗器容量、 补偿后电容电流的校 验予以分析 ， 并就贯通线 全电缆方式下 中性点不接地 系统和谐振接地系统 的差异 、 消弧线圈容量等问题进 行 探讨 。 2 全 电缆贯通线 的电容 电流 高速铁路的供配电系统中通常设 2条贯通线 。一 条专供通信信号等一级负荷 ， 称一级负荷贯通线 ； 另一 条供沿线其他铁路负荷 ， 称综合贯通线。电缆线路 的 具体设置方式 中， 采用 3条单芯电缆或单根三芯电缆 的情况都有。以下就这 2种敷设方式空载情况下 电容 电流的情况予 以分析。 2 1 正常工况电容电流 图1 为三芯电缆电容分布情况， 在电缆芯线导体 之间以及导体 和电缆外皮之 间都存在 电容。G 为单 位长度导体之间电容 ， c 为单位长度导体与 电缆外皮 之间的电容 。c 和 c 参数可由生产商提供。图 2为 “ Y一” 变换后的等效 电路 。 A相单位长度单位电 容为( B相、 c 相参数与此相同) ： C = 3 C +C ( 1 ) 式中： C 单位长度 0相等效对地电容( F k m) ； c 单位长度相电缆芯线之间的电容( F k m) ； C 单位长度电缆芯线与电缆外皮 之间的电 容 ( F k m) 。 图 1 电容分布情况 图2 等效电路 在正常运行且贯通线空载情 况下， 线路 电容电流 分布的情况如图 3所示 ， 线路 首端 电容电流( 以 A相 为例) 为相间电容电流和相对地 电容电流之和。 上 上 上 L 图 3 贯通线空载运行情况下电容电流分布 ：I c +I o = t o C L U + C LU =j t o ( 3 C +C ) L U ( 2 ) 式中 ： 角速度 ( r a d s ) ； ， 。 。 A相电容 电流 ( A) ； 相间电容电流在 A相的等效电流( A) ； A相对地电容电流( A) ； 贯通线供 电臂 电缆线路长度 ( k m) ； 相电压( V) 。 高速铁路的一级负荷贯通线或综合贯通线 ， 常有 使用 3根单芯电缆的情况 ， 因各条单芯电缆外皮接地 ， 此时相间电容 电流( 图 3中的) 为零 ， 流过线路首端 电 容电流为( 以 A相为例 ， B 、 C相电容电流与此相 同) ： 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 张凉永： 高速铁路全电缆电力贯通线的电容电流及其容性无功补偿分析 2 0 1 5年 2月 I o =， = C ， ( 3 ) 高速铁路一级负荷 贯通线使 用 Y J L V ： ：一1 0 k V， 5 0 9 5 m m 单芯 电缆、 空载 的情 况下 ， 贯通线供 电臂 长度为4 0 9 0 k m， 按式( 3 ) 求得电容电流理论值如表 1 所 示 。 表 1 贯通线 ( 3根 单芯 电缆 ) 空载情况 电容 电流 ( A) 电缆规格 C v 贯通线供电臂长度 k m Y J L V 2 2一l O k V ( p F k m) 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 5 0 mm2 0 1 9 2 1 4 6l 1 8 2 7 21 9 2 2 5 5 7 2 9 2 3 7 0 mm2 0 2 1 7 1 6 5 2 2 0 6 5 2 4 7 7 2 8 9 o 3 3 0 3 9 5 mm2 0 2 4 o l 8 2 7 2 2 8 3 2 7 4 0 31 9 7 3 6 5 3 2 2中性点 不接地 系统 单相接地 故 障情 况 下 电容 电流 图4为三芯电缆线路 c相发生单相接地故障( 完 全接地 ) 情况下电压 、 电流矢量关系 ， 图 5为此情况下 的全 电缆贯通线路的电容电流分布情况。 图4 单项接地故障情况参数矢量关系 图 5 贯通线 单相 接地情况下 电容 电流分布 此时 ： 。 = ( 7 a ； = ； = j o J C L V ： 。 = 4 r3 j t o C ； b = j , o c L = 4 3 j t o C 。 非故障相对地电容电流分别为： y = j t o c y L U ： 。 = 4 j t o C ； b y = j a , C y = 4 3 j t o C y 。 流过故障点的电容电流为 ： = 町 + = 4 j o o C L V ： + 4 j t o C L = c L V ： ( 4 ) 故障相线路始端电容电流为 ： ， 。 = ， +， a x +， h = ， +， e b y +， 。 +， 。 b = 3 j 1)c L U 。 + 3 j c L U 6 + j c L U 。 + 3 j I ) C L U 。 ：3 j o C L U 。+3 j t o C L U = 3 j o J L ( C +C ) U ( 5 ) 在高速铁路一级负荷贯通线或综合贯通线使用 3 根单芯电缆的情况下 ， 不存在相间电容 ， 此时线路首端 电容电流和流过故障点的电容电流相 同。 。= = + h= c L V ： ( 6 ) 以上各式 中： 。 、 非故障相对地 电压 ( V) ； h 相间电容电流( A) ； 非故障相对地电容电流( A ) ； 流过故障点的电容电流( A) ； 。 故障相始端 电容电流( A) 。 高速铁路贯通线使用 Y J L V一5 0 9 5 m m 单芯 电 缆、 单项完全接地的情况下， 以贯通线供电臂长度5 0 7 0 k m， 按式( 6 ) 求得流过故障点的电容电流理论值如 表 2 所 线 3根单芯 单相接地情况 电容 A， 口 表 贯 通 线 ( 根 单 芯 电 缆 ) 单 相 接 地 情 况 电 容 电 流 ( A ) 一 电缆规格 C v 贯通线供电臂长度 k m Y J L V 2 2 一l 0 k V ( p , F k m) 40 5 0 6 0 7 0 8 0 5 0 mm 0 1 9 2 4 3 8 4 5 4 8 0 6 5 7 6 7 6 7 2 8 7 6 8 7 0mm 0 2 1 7 4 9 5 5 6 1 9 4 7 4 3 2 8 6 71 9 9 1 0 9 5 mm O 2 4 J0 5 4 8 0 6 8 5 O 8 2 2 0 9 5 9 0 l 0 9 6 o 由电缆制造商提供 的规格参数 ， 对于三芯胶联 电 缆通常情况下有 3 C =C ； 单芯交联电缆 和三 芯交联 电缆的 C 参数一致。据此 ： ( 1 ) 由以上式 ( 2 ) 和式 ( 3 ) 之 比有 ： 贯通线全 电缆 方案下 ， 采用 3根单芯 电缆 ， 其电容电流会 明显低于采 用三芯电缆 ， 空载情况 的理论值仅为一半 ， 显然采用 3 根单芯电缆的方式具备明显优势。在解决 了外铠装涡 流以及金属屏蔽层交变 电场感应 电动势等问题后 ， 单 芯电缆方案应为首选。这也是德 国等西欧国家在高速 铁路全电缆供 电方案中采用单芯电缆的原因之一。 ( 2 ) 在使用三芯电缆情况下， 线路空载运行和单 项接地故障情况电容电流的比较， 由式( 2 ) 和式( 5 ) 之 比有 ： 。 = 2 即， 使用三芯胶联电缆在单相完全接地故障情况 下， 故障相首端( 或配电所故障相母线上) 的电容电流 是线路空载运行时电容电流的 2倍 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 张凉永 ： 高速铁路全电缆电力贯通线的电容电流及其容性无功补偿分析 2 0 1 5年 2月 ( 3 ) 在使用 3根单芯电缆情况下 ， 线路 空载运行 和单项接地故障情况 电容 电流 的 比较 由式 ( 3 ) 和式 ( 6 ) 之比有 ： 圪 = 3 即， 使用 3根单 芯电缆在单相完全 接地故障情况 下， 故障相首端( 或配电所故障相母线上) 的电容电流 是线路空载运行时电容 电流的 3倍。 显然 ， 在使用三芯 电缆情况下 ， 单相接地故障电容 电流明显高于以上表 2 所列单芯电缆方式下的电容电 流参数 。 由于贯通线 的供 电臂长达 4 07 0 k m， 极端情况 下甚至可能越区供电， 远高 于城市供配电系统一般情 况下 1 5 2 0 k m的供 电半径 ， 高速铁路电力供配 电系 统在贯通线采用全电缆方案时 ， 其线路上的电容 电流 水平会 明显高于城市供配 电系统。 上述全 电缆贯通线空载运行情况以及单相接地故 障情况下的电容 电流分析 ， 均是在不考虑负载影 响时 的理论参数。贯通线接人的通信、 信号、 隧道照明等负 荷多为感性负载 ， 在带负荷的实际运行过程中 ， 线路正 常运行或单相接地故障情况的电容 电流会低于上述理 D 誓 蓦 喜 通线各类负载参数后， 利用仿真软件平台建立高速铁 路电力供电系统的仿真模型 ， 进行仿真运行测试 。 3 容性 无功 补偿 3 1 电容电流过大带来的问题 高速铁路贯通线长距离 电缆线路 中高达数十安培 的电容电流 ， 会给铁路电力供配电系统带来诸多问题 ， 甚至直接威胁系统安全运行 。这与城市供配电网络近 年来大量使用 电力电缆取代架空线路 ， 电容 电流大幅 度上升导致网压升高 、 损耗增大等问题相类似 。 ( 1 ) 正常运行情况下线路末端 电压 升高， 超过规 范限定的允许值。这在不设电抗器补偿 、 线路空载情 况下尤为突 出。合 宁铁路 一级负荷贯通线使 用单芯 5 0 m m 全电缆线路 ， 用 MA T L A B s i m u l i n k仿真软件 以 分布参数模型计算的仿真测试结果为 1 0 ， 在不设 电 抗器补偿 、 带负载情况下为 7 2 J 。 ( 2 ) 空载投入或切除线路时导致操作过电压。 ( 3 ) 单 相接地 故障情况 下 ， 接地 电弧不 易 自灭。 在中性点不接地系统中由于可带此类故障运行 2 h ， 非 故障相长时间持续的过电压可能损坏绝缘导致相间短 路。而且 ， 2 3倍 的 电弧接地过电压对系统绝缘 薄弱环节的冲击也有可能击穿设备绝缘。这对通信 、 信号等与高速铁路运营直接相关联的重要设备的安全 稳定运行构成威胁。 ( 4 ) 过大电容 电流导致的容性无 功损耗明显降低 了供电系统的效率 ， 这和感性负载导致的系统功 率因 数过低情况相似 。 3 2 电抗器 补偿 度和 补偿 后 的电容 电流 在贯通线( 即铁路区间) 上 ， 铁路变配 电所设 置电 抗器补偿后 ， 正常运行情况下 因电抗器感性电流和电 容 电流反向， 对冲后流入系统 的电容 电流和系统 容性 无功都将大幅度减少。在单相接地故障情况下 ， 因对 冲以及部分 电容电流经过设 于该项 ( 即故障相 ) 的电 感线圈形成 回路 ， 流过故障点的电容 电流和线路 首端 ( 变配 电所母线 ) 的电容电流都会 明显降低。图 6为 M A T L A B s i m u l i n k仿真测试 电抗器补偿后单项接地故 障情况下 ， 流过故障点电容电流衰减过程典型情 况的 示意图 ， i 贝 0 试结果表 明， 设补偿 电抗器后 ， 在单相接地 情况下， 流过故障点的电容电流在故障瞬间冲击之后， 会在 大约 0 1 5 s之 内快速 衰减 并趋 于补 偿 后 的稳 定值 。 图 6 补偿后 故障点电容电流的衰减情况 规范要求容性电流的补偿度 5 0 一 7 5 ， 补偿后 的电容 电流不大于 5 A( T B 1 0 0 0 82 0 0 7 铁路 电力设 计规范 第 8 4 5条) 。这些要求可以通过电抗器容 量选择来实现。 ( 1 ) 在 贯通 线使 用 三芯 电缆 情 况下 ， 补 偿 度 按 7 5 计 ( 具体工程设计中补偿度应视贯通线接人的感 性负载情况选择) ， 并联电抗器总容量为 ： Q L = 3 1 U 7 5 = 2 2 6 j , o ( 3 C +C ) L ( 7 ) 据此确 定 电抗 器选 型， 补偿后 的 电容 电流 以式 ( 8 ) 校 验 ： 1 ， d = ( 3 c + c ) = 5 A ( 8 ) UJ 此时的单相接地故障电容电流为 ： 1 d = ( C +C ) U 一 U ( 9 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 张凉永： 高速铁路全电缆电力贯通线的电容电流及其容性无功补偿分析 2 0 1 5年 2月 ( 2 ) 在贯通线使用 3根单芯 电缆情况下 ， 补偿 度 按 7 5 计 ， 并联 电抗器总容量为 ： q L =3 I o 7 5 = 2 2 5 j o , C ( 1 0 ) 据此 确定 电抗 器选 型 ， 补偿后 的电容 电流 以式 ( 1 1 ) 校验 ： 1 1 I od jo , C 一 壶 = (j o, C 一 壶) 5 A ( 1 1 ) 此时的单相接地故障电容电流为： 1 = j , o t ,c U 。 一 U 。 ( 1 2 ) 设电抗器补偿应该达到以下几个目的： 按上述 式 ( 8 ) 、 式( 1 1 ) 校验的补偿后 ， 电容 电流要求小于5 A； 抑制贯通线长距离电缆线路末端电压抬升， 将其限 定在规范允许范围内； 降低单相接地故障情况下流 过故障点 的电容 电流， 以利接地电弧 自熄 ； 在系统运 行过程中， 负载的变化会导致电容电流参数 和容性无 功功率的变化， 应当对其进行动态跟踪补偿， 补偿后的 系统功率因数应该介于 0 91 0之间。 在工程设计中， 可视贯通线供电臂长度及其负载 情况来确定电抗器的设置方式。如果 2条贯通线都是 全电缆， 或者一级负荷贯通线全电缆、 综合贯通线上电 缆的占比很高， 需要补偿的总容量 Q 较大， 即可将固 定电抗器和可调电抗器联合设置 。部分补偿容量 以固 定电抗器的方式分组 ， 并尽可能沿贯通线均匀分 布设 置 ， 剩余部分补偿容量在铁路变( 配 ) 电所 内设置可调 电抗器以取代原有普速铁路中通常使用的电容自动补 偿装置。设置可调电抗器， 在提高功率因数补偿精度 的同时， 还解决 了电容 电流参数变化时的动态跟踪补 偿问题 。 4中性点接地方式 不 同的中性点接地方式 ， 对系统的可靠性和安全 运行极为重要 。以往普速铁路的供配电系统中电力线 路以架空方式为主， 电容电流很小 ， 多采用中性点不接 地系统。这种方式在单相接地故障情况下可以2 h内 带故障运行 ， 并在许 多瞬 时性单相接地故障情况下避 免断路器的不必要跳闸， 大幅减少断路器分闸次数 ， 迎 合铁路电力供配电系统可靠性要求高的需求。而且铁 路变配电所贯通母线上的馈 出回路很 少 ， 中性点不接 地系统的灵敏度低、 选择性差的问题并不突出。但在 高速铁路电力供配电系统电缆线路大量使用的情况 下 ， 电容电流大幅度提升 ， 过压对系统安全性的影响、 容性无功 、 电压超标等问题突显 ， 中性点不接地系统不 再适合。 小电阻接地系统在发生单相接地故障时， 由于流 过故障线路的电流较大， 过流保护装置有很高的灵敏 度， 便于甄别和检出接地故障线路， 适用于出线回路数 很多的大型供配电系统。但是， 当发生单相接地故障 时， 无论是永久性的还是非永久性的 ， 均作用于跳闸， 使线路 的跳 闸次数大大增加 ， 系统的供 电可靠性 明显 降低， 这和高速铁路电力供配电系统可靠性高的需求 是矛盾的。 目前国内供配 电系统 中性 点接地方式 的选 择依 据， 主要还是 D L T 6 2 0 1 9 9 7 交流电气装置过电压 保护和绝缘配合 。其中第 3 1 3条要求： 31 0 k V 等级， 以架空线路构成的系统单项接地故障电容电流 小于 1 0 A、 以电缆线路构成的系统单项接地故障电容 电流小于 3 0 A时 ， 采用 中性点不接地系统。当单项接 地故障电容电流超过规定值 ， 而且又需在接地故 障条 件下运行时， 应采用消弧线圈接地方式。由上文电容 电流的计算分析及表 2中参数， 在高速铁路电力供电 系统 中， 只要贯通线采用全 电缆方案 ， 无论选用单芯电 缆还是三芯电缆 ， 其单项接地故 障电容 电流都会超过 上述 然弧时 口 试 验 研 究 证 实 ： “ 故 障 电 流 不 超 过 1 0 A 时 ，然弧时一 间较短 ， 电弧能在开关分 闸之前熄灭。 ” 而且 “ 在 中心 点不接地方式下， 故障电流为 1 O A的电弧自熄概率为 9 1 6 7 一 9 5 。采用消弧线圈补偿接地方式运行 时， 故障电流为 1 0 A时， 电弧 自 熄概率达到 1 0 0 _ 3 。 由于从地方电网引入 的 1 0 k V( 或 3 5 k V) 电源为 中性点不接地系统 ， 而且铁路 电力供配 电系统中贯通 线 1 0 k V电源通 常经 1 0 1 0 k V调压器有载调压 之后 馈出， 故可选用 D y n接线方式的调压变压器， 由其副 边引出系统中性点。也可按 D L T 6 2 0 1 9 9 7 ( 交流电 气装置过电压保护和绝缘配合 第 3 1 6条第 4款要 求在配 电所贯通母线上装设专用接地变压器。并且在 设计中 ， 还可以考虑专用接地变压器 和配 电所所用变 压器合一设置 。 消弧线圈的容量按 交流电气装 置过 电压保护和 绝缘配合 第 3 1 6条 的要求 ， 以接地故 障情况 的 电 容电流为基础计算确定： W=1 3 5 I o U 4 ( 1 3 ) 式中： 一消弧线圈的容量( k V A ) ； 接地电容电流( A) ； U 系统标称电压( k V) 。 ( 下转第 3 7页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 胡文军， 等 ： 基于考虑无缝线路轨道力的铁路桥梁下部结构刚度控制研究 2 0 1 5年 2月 3 铁建设函 2 0 0 3 2 0 5号， 新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定 S R a i l w a y C o n s t r u c t i o n D o c u m e n t 2 0 0 3 N o 2 0 5，I n t e r i m P r o v i s i o n s f o r D e s i g n o f J o i n t l e s s T r a c k o n N e w l y - b u i l t R a i l w a y B ri d g e S 4 r B 1 0 0 8 22 0 0 5铁路轨道设计规 范 S ri B 1 0 0 8 22 0 0 5 C o d e f o r D e s i gn of R a il w a y T r a c k S 5 徐庆元 ， 陈秀方 小阻力扣件桥上无缝线路附加力 J 交通运输 工 程学 报 ， 2 0 0 3 ， 3 ( 1 ) ： 2 5 2 9 XU Qi n g y u a n ， C HE N X i u f a n g A d d i t i o n a l L o n g i t u d i n al F o r c e s T r a n s - mi ni o n B e t w e e n B rid g e s Co n t i n u o u s l y W e l d e d Ra i l s w i t h S mall Re s i s t a n c e F a s t e n e r s J J o u rnal of T r a f f i c a n d T r a n s p o r t a t i o n E n gi - n e e fi n g ， 2 0 0 3， 3 ( 1 ) ， 2 52 9 6 蒋鹏， 马坤全 城市轨道交通桥梁桥墩纵向水平刚度研究 J 中 国市政 工程 ， 2 0 0 7 ( s 2 ) ： 4 8 5 0 J I AN G P e n g MA K u n q u a n S t u d i e s o n L o n git u d i n a l H o ri z o n t a l R i g i d it y of U r b a n R a i l T r ans i t B ri d g e P i e rs J C h i n a M u n i c i p al E n g i - n e e ri n g ， 2 0 0 7 ( s 2 ) ： 4 85 0 7 杨梦蛟 ， 邢建鑫 轨道结构 与桥梁共 同作用力学 计算模 型的研究 J 中国铁道科学 ， 2 0 0 1 ， 2 2 ( 3) ， 5 76 2 Y A NG M e n g j i a o ， X I N G J i a n x i n I n v e s t i g a t i o n of M e c h a n i c s Mode l o f I n t e r a c t i o n B e t w e e n B ri d g e and T r a c k J C h i n a R a i l w a y S c i e n c e ， 2 0 0 1 ， 2 2 ( 3) ， 5 7 6 2 8 王华成 桥墩纵向水平线刚度对桥上无缝线路设计的影响 J 铁 道建筑技术 ， 2 0 0 7， 2 3 ( 2 ) ： 5 8 WA N G H u a c h e n g I m p a c t o n t h e D e s i g n of C WR t r a c k o n B ri d g e b y L o n gi t u d in al S t i ff n e s s o f P i e r s J R a i l w a y C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y ， 2 0 0 7， 2 3 ( 2 ) ， 58 ( 上接第 3 l页) 近年来 ， 在城市供配电网络 的扩张和发展过程中， 电缆使用量大幅度增加 ， 电容 电流及其导致的相关问 题也 日益突出， 基于可控电抗器 的自动跟踪补偿 ， 消弧 线圈成套装置得以推广使用， 由于可实时检测系统电 容电流 自动跟踪调节消弧线圈， 在瞬时性单相接地故 障发生时可实现快速补偿 ， 在持续性单相接地故障情 况下， 可以快速甄别选出故障线路并动作于跳闸， 其补 偿效果好 、 针对性强、 适应性强 。在位于高速铁路路网 重要节点上的大型铁路枢纽 ， 若其铁路 中心变电站具 有出现 回路数多 ， 电容电流较大等特征 ， 亦可以考虑采 用 自动跟踪补偿 消弧线圈成套装置 。 5 结束语 高速铁路电力供 电系统 中， 全 电缆方式长距离敷 设的电力贯通线会产生很高的电容电流， 导致线路末 端电压抬升 、 容性无 功增加 系统效 率降低 、 操作过 电 压、 电弧接地过电压等诸多问题， 对系统的运行安全产 生重要影响。采取在区间贯通线路上设置补偿电抗 器 、 变配电所内设置 可调 电抗器这些措施可以非常有 效地将系统 电容 电流降低至允许值 以下 ， 以确保 高速 铁路 电力供电系统的可靠运行 。全电缆贯通线方式下 的系统中性点接地方式 ， 从系统可靠性的角度看 ， 采用 谐振接地 系统应该优于小电阻接地系统 。针对位于高 速铁路网节点上大型铁路枢纽的 中心变 电站 ， 其 中性 点接地方式还可 以考虑采用 自动跟踪补偿消弧线圈成 套装置。 参考文献： 1 D L T 6 2 0 1 9 9 7 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 S DL T 6 2 0 1 9 9 7 Ov e r v o l t a g e P r o t e c t i o n a n d I n s u l a t i o n C o o r d i n a t i o n of A C E l e c t r i c I n s t a l l a t i o n S 2 廖宇 高速铁路电力供电系统的研究 J 西南民族大学学报( 自 然科学 版) ， 2 0 0 8， 3 4 ( 3 ) ： 5 6 0 5 6 4 LI AO Yu Re s e a r c h o n t h e Hi s h- s p e e d Ra i l wa y Po we r S u p p l y S y s t e m J J o u rn a l o f S o u t h w e s t U n i v e rs i t y fo r N a t i o n al i t i e s( N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n ) ， 2 0 0 8 ， 3 4 ( 3 ) ： 5 6 0 5 6 4 3 颜湘莲 ， 陈维江， 贺子鸣， 等 1 0 K V配电网单相接地故障电弧 自熄 特性 的试 验研究 J 电网技术 ， 2 0 0 8， 3 2 ( 8 ) ： 2 52 8 Y AN Xi angli a n ，C H E N We ij i a n g ，HE Z i m i n g ，e t a 1 E x p e r i me n t a l R e s e a r c h o n S e l f - e x t i n g u i s h i n g B e h a v io r of A rc C a u s e d b y S i n g l e P h a s e E a r t h F a u l t i n 1 0 k V D i s t ri b u t i o n N e t w o r k J P o w e r S y s t e m T e c h n o l o g y ，V o 1 2 0 0 8， 3 2 ( 8 ) ： 2 5 2 8 4 T B 1 0 0 0 8 2 0 0 6 铁路电力设计规范 S T B 1 0 0 0 8 2 0 0 6 C ode f o r D e s i g n of R a i l w a y E l e c t ri c P o w e r S 口 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m