1、峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系第第2章章 外部電源外部電源一一. 外部電源供電形式外部電源供電形式 集中式供電集中式供電、分散式供電、混合式供電、分散式供電、混合式供電主變電所主變電所主變電所主變電所110KV110KV35KV牽引、降壓或混合所牽引、降壓或混合所峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系一一. 外部電源供電形式外部電源供電形式 集中式供電集中式供電、分散式供電、混合式供電、分散式供電、混合式供電u主變電所屬專用變電所。主變電所屬專用變電所。u與城網接口少。與城網接口少。u主變電所、牽引變電所、降壓變電所均有兩個獨立的引入主變電所、牽引變電所、降壓變電所均有兩個獨立的引入電

2、源。電源。u城軌供電系統(tǒng)相對獨立，自成系統(tǒng)，便于運營管理。城軌供電系統(tǒng)相對獨立，自成系統(tǒng)，便于運營管理。上上 海、廣州、南京、香港及新建大部分地鐵均為集中供電海、廣州、南京、香港及新建大部分地鐵均為集中供電方案。方案。第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系一一. 外部電源供電形式外部電源供電形式 集中式供電、集中式供電、分散式供電分散式供電、混合式供電、混合式供電開閉所開閉所10KV牽引、降壓或混合所牽引、降壓或混合所開閉所開閉所10KV開閉所開閉所開閉所開閉所10KV10KV10KV第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系一一. 外部電源

3、供電形式外部電源供電形式 集中式供電、集中式供電、分散式供電分散式供電、混合式供電、混合式供電u從城網分散引入多路中壓電源，一般為從城網分散引入多路中壓電源，一般為10KV10KV。u平均平均4 45 5個車站需引入兩路電源，與城網接口多。個車站需引入兩路電源，與城網接口多。u要求城網有足夠的電源引入點和備用容量。要求城網有足夠的電源引入點和備用容量。u兩開閉所之間的供電分區(qū)通過雙環(huán)網進行聯(lián)絡。兩開閉所之間的供電分區(qū)通過雙環(huán)網進行聯(lián)絡。u城軌供電系統(tǒng)與城網關系緊密，獨立性差，運營管理相對城軌供電系統(tǒng)與城網關系緊密，獨立性差，運營管理相對復雜。復雜。長春輕軌、大連快軌、北京地鐵長春輕軌、大連快軌

4、、北京地鐵4 4、5 5、9 9號線等為分散供電號線等為分散供電方案。方案。第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系一一. 外部電源供電形式外部電源供電形式 集中式供電、分散式供電、集中式供電、分散式供電、混合式供電混合式供電以集中供電式為主，以分散式供電為輔的供電方式。以集中供電式為主，以分散式供電為輔的供電方式。一般地，集中供電方案中，在主變電所設置一定的情況下，一般地，集中供電方案中，在主變電所設置一定的情況下，如果線路末端中壓網絡壓降不能滿足要求時，從城網分散引如果線路末端中壓網絡壓降不能滿足要求時，從城網分散引入中壓電源作為補充。入中壓電源作為補充。舉例：集

5、中式供電方案舉例：集中式供電方案第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系二二. 外部電源比選外部電源比選考考慮慮因因素素工程條件工程條件根據沿線城網特點辨證看待集中式、根據沿線城網特點辨證看待集中式、分散式供電形式。分散式供電形式。工程方案工程方案運營管理運營管理工程投資工程投資供電質量、供電可靠性、中壓網絡、供電質量、供電可靠性、中壓網絡、對城網影響、資源共享、工程實踐對城網影響、資源共享、工程實踐集中式供電調度操作方便；電力部門集中式供電調度操作方便；電力部門與城市軌道交通產權劃分明晰。與城市軌道交通產權劃分明晰。集中式供電方案投資大；考慮主變電集中式供電方案投資

6、大；考慮主變電所網絡資源共享有很大優(yōu)勢。所網絡資源共享有很大優(yōu)勢。第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理1. 諧波概念諧波概念n理想情況下，電力系統(tǒng)中電壓電流均為正弦波。由于設理想情況下，電力系統(tǒng)中電壓電流均為正弦波。由于設備和負荷的非線性特性，造成所加的電壓與產生的電流備和負荷的非線性特性，造成所加的電壓與產生的電流不成線性關系，出現(xiàn)波形畸變。不成線性關系，出現(xiàn)波形畸變。 n非線性設備或負荷在傳遞、變換、吸收系統(tǒng)發(fā)電機供給非線性設備或負荷在傳遞、變換、吸收系統(tǒng)發(fā)電機供給的基波能量的同時，又把部分基波能量轉換為諧波能量，的基波能量

7、的同時，又把部分基波能量轉換為諧波能量，向系統(tǒng)倒送大量的高次諧波，使電力系統(tǒng)的正弦波形畸向系統(tǒng)倒送大量的高次諧波，使電力系統(tǒng)的正弦波形畸變，電能質量降低。變，電能質量降低。第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理1. 諧波概念諧波概念（1 1）牽引供電系統(tǒng)諧波）牽引供電系統(tǒng)諧波 分為特征諧波和非特征諧波。分為特征諧波和非特征諧波。 特征諧波是指整流裝置運行于理想條件下產生的諧波。特征諧波是指整流裝置運行于理想條件下產生的諧波。 非特征諧波目前沒有通用的表達工式，工程上采用實測。非特征諧波目前沒有通用的表達工式，工程上采用實測。（2

8、2）動力照明系統(tǒng)諧波）動力照明系統(tǒng)諧波 主要諧波源：變頻器、熒光燈、高壓氣體放電燈、計算主要諧波源：變頻器、熒光燈、高壓氣體放電燈、計算機、軟啟動裝置、電容器。機、軟啟動裝置、電容器。第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理1. 諧波概念諧波概念（3 3）諧波危害）諧波危害 諧波對供電線路產生了諧波對供電線路產生了 附加損耗；附加損耗； 諧波影響各種電氣設備的正常工作；諧波影響各種電氣設備的正常工作； 諧波使電網中的電容器產生諧振；諧波使電網中的電容器產生諧振； 諧波對附近的通信系統(tǒng)產生干擾。諧波對附近的通信系統(tǒng)產生干擾。（4 4）

9、國家標準）國家標準電能質量電能質量 公用電網諧波公用電網諧波 對用戶注入公用電網的諧波電流允許值做了明確規(guī)定。對用戶注入公用電網的諧波電流允許值做了明確規(guī)定。第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理2. 諧波計算諧波計算（1 1）諧波術語）諧波術語 第第h h次諧波電壓、諧波電流含有率次諧波電壓、諧波電流含有率HRUHRUh h 、 HRIHRIh h 諧波電壓、諧波電流含量諧波電壓、諧波電流含量U UH H 、 I IHH1100%hhUHRUU1100%hhIHRII22()HhhUU22()HhhII第第2章章 外部電源外部電

10、源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理2. 諧波計算諧波計算（1 1）諧波術語）諧波術語 電壓、電流總諧波畸變率電壓、電流總諧波畸變率THDTHDu u 、 THDTHDi i1HuUTHDU1HiITHDI第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理2. 諧波計算諧波計算（2 2）牽引機組諧波次數）牽引機組諧波次數 特征諧波次數特征諧波次數 h=kph=kp1 1 式中，式中，hh諧波次數；諧波次數； p p 相數（脈波數）；相數（脈波數）； k 1k 1，2 2，3 3，正整數正整數 非特征諧波

11、次數非特征諧波次數 一般為一般為6 6脈波整流器特征諧波的脈波整流器特征諧波的10%10%15%15%。第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理2. 諧波計算諧波計算（3 3）相關計算）相關計算 HRUHRUh h 與與I Ih h之關系之關系3100%10hhhNZ IHRUU3100%10NhhkU hIHRUS或（工程估算）或（工程估算）第第2章章 外部電源外部電源 式中，式中， 電網的標稱電壓（電網的標稱電壓（KVKV） 公共連接點的三相短路容量（公共連接點的三相短路容量（MVAMVA） 系統(tǒng)的第系統(tǒng)的第h h次諧波阻抗（次

12、諧波阻抗（）NUkShZ峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理2. 諧波計算諧波計算（3 3）相關計算）相關計算 同次諧波電流疊加同次諧波電流疊加第第2章章 外部電源外部電源221212hhhhhhIIIK I I 式中，式中， 諧波源諧波源1 1的第的第h h次諧波電流（次諧波電流（A A） 諧波源諧波源2 2的第的第h h次諧波電流（次諧波電流（A A） 計算系數計算系數1hI2hIhK峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理2. 諧波計算諧波計算（3 3）相關計算）相關計算 同次諧波電流疊加同次諧波電流疊加第第2章章

13、外部電源外部電源221212hhhhhhIIIK I IhKh35711139、13、偶次、偶次1.621.280.720.180.080計算系數的選取計算系數的選取峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理2. 諧波計算諧波計算（3 3）相關計算）相關計算 公共連接點處第公共連接點處第i i個用戶第個用戶第h h次諧波電流允許值次諧波電流允許值第第2章章 外部電源外部電源1ihihtSIIS 式中，式中， 第第i i個用戶的用電協(xié)議容量個用戶的用電協(xié)議容量 公共連接點的供電設備容量公共連接點的供電設備容量 相位疊加系數相位疊加系數iStS峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣

14、工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理2. 諧波計算諧波計算（3 3）相關計算）相關計算 公共連接點處第公共連接點處第i i個用戶第個用戶第h h次諧波電流允許值次諧波電流允許值第第2章章 外部電源外部電源1ihihtSIIS h35711139、13、偶次、偶次1.11.21.41.81.92相位疊加系數的選取相位疊加系數的選取峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理3. 諧波治理諧波治理（1 1）限制電網諧波）限制電網諧波 增加牽引整流機組的脈波數增加牽引整流機組的脈波數 安裝濾波裝置或諧波補償裝置安裝濾波裝置或諧波補償裝置 A. A. 無源

15、濾波裝置無源濾波裝置 B. B. 有源濾波裝置有源濾波裝置 C. C. 諧波補償裝置諧波補償裝置 第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理3. 諧波治理諧波治理（2 2）其它輔助措施）其它輔助措施 選用選用D D，Y11Y11接線組別的三相配電變壓器接線組別的三相配電變壓器 將產生諧波的供電線路和對諧波敏感的供電線路分開將產生諧波的供電線路和對諧波敏感的供電線路分開 第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償1. 基本概念基本概念A.A. 無功功率概念無功功率概念第第2章章 外

16、部電源外部電源( )2cos()uu tUt( )2 cos()ii tIt()ui( )coscos(2)uip tuiUIUItcoscos(22)uUIUItcos 1 cos(22)sinsin(22)uuUItUItRpXpRjX+-u(t)i峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償1. 基本概念基本概念A.A. 無功功率概念無功功率概念 無功功率：無功功率：p pX X最大值。具有電感和電容的交流電路中，最大值。具有電感和電容的交流電路中，電感的磁場或電容的電場在一個部分內從電源吸收能量，電感的磁場或電容的電場在一個部分內從電源吸收能量，另一部分時間內

17、將能量返回電源。在整個周期內平均功另一部分時間內將能量返回電源。在整個周期內平均功率為零，即不消耗能量。但能量是在電源和電感或電容率為零，即不消耗能量。但能量是在電源和電感或電容之間來回交換的。能量交換的最大值定義為之間來回交換的。能量交換的最大值定義為QQ。第第2章章 外部電源外部電源( )cos 1 cos(22)up tUItsinsin(22)uUItRpXp峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償1. 基本概念基本概念B.B. 無功功率來源無功功率來源n阻感負載：異步電動機、變壓器、熒光燈。（阻感負載阻感負載：異步電動機、變壓器、熒光燈。（阻感負載必須吸

18、收無功功率才能正常工作，這是由其本身的性質必須吸收無功功率才能正常工作，這是由其本身的性質所決定的。）所決定的。）n電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線等也消耗一定無功功率。電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線等也消耗一定無功功率。n電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無功功率。（在工電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無功功率。（在工作時基波電流滯后于電網電壓。）另外，這些裝置也會作時基波電流滯后于電網電壓。）另外，這些裝置也會產生大量的諧波電流，諧波源都是要消耗無功功率的。產生大量的諧波電流，諧波源都是要消耗無功功率的。第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償

19、1. 基本概念基本概念C.C. 無功功率危害無功功率危害n供電線路中增加了無功功率的有功損耗，導致變送電設供電線路中增加了無功功率的有功損耗，導致變送電設備、供電線路、用電設備發(fā)熱程度加重。備、供電線路、用電設備發(fā)熱程度加重。n無功電流在供電線路上產生的電壓降，導致線路末端的無功電流在供電線路上產生的電壓降，導致線路末端的輸出電壓降低，致使用電設備的實際輸出功率降低。輸出電壓降低，致使用電設備的實際輸出功率降低。n變送電設備的負荷容量一定，增加了無功容量變送電設備的負荷容量一定，增加了無功容量QQ，則有，則有功輸出容量功輸出容量P P降低。降低。n電網中的電流與電壓的相位不同相，產生較為嚴重的

20、諧電網中的電流與電壓的相位不同相，產生較為嚴重的諧波分量，導致供電網絡電壓不穩(wěn)定和諧波干擾增大。波分量，導致供電網絡電壓不穩(wěn)定和諧波干擾增大。第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償1. 基本概念基本概念D.D. 功率因數要求功率因數要求 電力部門對用戶功率因數的一般要求為：高壓供電用戶，電力部門對用戶功率因數的一般要求為：高壓供電用戶，其功率因數不小于其功率因數不小于0.90.9；低壓供電用戶，其功率因數不；低壓供電用戶，其功率因數不小于小于0.850.85。第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無

21、功功率補償無功功率補償2. 無功補償方式無功補償方式A.A. 按補償裝置安裝位置劃分按補償裝置安裝位置劃分n就地補償：將電容組與用電設備并接。就地補償：將電容組與用電設備并接。n集中補償：主變電所集中補償、低壓集中補償集中補償：主變電所集中補償、低壓集中補償B.B. 按工藝劃分按工藝劃分n靜態(tài)補償：補償裝置一般由值班人員手工投入或退出。靜態(tài)補償：補償裝置一般由值班人員手工投入或退出。n動態(tài)補償：自動檢測，實時快速補償。動態(tài)補償：自動檢測，實時快速補償。第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償3. 并聯(lián)電容器無功補償并聯(lián)電容器無功補償A.

22、A. 原理原理第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償3. 并聯(lián)電容器無功補償并聯(lián)電容器無功補償B.B. 集中和分組補償容量集中和分組補償容量第第2章章 外部電源外部電源12(tantan)CavCQK P3210CCQCU（星聯(lián)每相容量）（星聯(lián)每相容量）32103CCQCU（三角形聯(lián)每相容量）（三角形聯(lián)每相容量）峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償3. 并聯(lián)電容器無功補償并聯(lián)電容器無功補償C.C. 就地補償容量就地補償容量 P32P32，由式（，由式（2 24242）（2 24545）確定。）確定。第第2章章 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償4. 城軌無功補償方案城軌無功補償方案A.A. 配置原則配置原則n城軌供電系統(tǒng)消耗的無功功率主要為低壓異步電動機和城軌供電系統(tǒng)消耗的無功功率主要為低壓異步電動機和照明燈具。照明燈具。a)a)總體平衡與局部平衡相結合，以局部平衡為主。總體平衡與局部平衡相結合，以局部平衡為主。b)b)電力部門補