准池电气化铁路牵引供电与MCR新技术应用研究

摘要

准池电气化铁路位于山西省西北部，等级为国家Ⅰ级电气化铁路，是中国神华集团的万吨级重载运煤专用铁路。研究准池电气化铁路的牵引供电对地方供电电能质量的影响及新型无功补偿装置(MSVC)的应用，对抑制谐波和无功补偿的效果非常明显，为准池电气化铁路运营的安全性、经济性都发挥了积极作用。
　　论文以准池电气化铁路建设为背景，分析国内外研究现状，提出研究任务。根据收集的资料，研究了准池电气化铁路沿线自然环境、电力系统的电厂、变电站分布和供电能力，确保牵引供电安全、灵活、可靠。对涉及供电的灵活、安全、可靠的重要设备:牵引变压器、六氟化硫断路器、隔离开关以及综合自动化设备等，按照准池铁路设计情况进行了参数的计算和设备选型。电力牵引负荷谐波对交通运输的影响是近年来在神华其他铁路万吨组合列车及新型和谐号电力机车投入运行后出现的新问题，对其研究解决有利于今后在准池铁路线上避免出现同类问题。治理牵引负荷谐波，提高供电牵引网电源电能质量，使其满足电力牵引机车的要求，是解决牵引负荷谐波对交通运输的影响问题的根本途径。考虑到准池电气化铁路采用SS4电力机车牵引的具体情况，分析了SS4电力机车的牵引工况，通过电磁暂态分析软件对牵引负荷电流进行了仿真计算，发现牵引电流的奇次谐波含量较多，主要集中在3～11次奇次谐波，可能影响准池电气化铁路牵引供电的质量和安全运营。针对牵引负荷的谐波危害，与现有的无功补偿技术相比，MCR无功补偿是基于磁控电抗器直流助磁原理，实现电抗值的连续可调的新型无功补偿技术。结合准池电气化铁路工程建设按照实际情况，计算和选择了补偿器件的参数，并将新型无功补偿装置(MSVC)投入了应用。运行效果表明:新型无功补偿装置(MSVC)的应用可以降低谐波分量含有率70％以上;功率因数月平均值达到0.9以上，抑制谐波和无功补偿的效果非常明显，为准池电气化铁路运营的安全性、经济性都发挥了积极作用。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外电气化铁路谐波和无功补偿现状

1．3 本文研究内容与任务

第二章 准池电气化铁路牵引供电现状

2．1 准池电气化铁路属性与等级

2．2 准池铁路的地理气候情况

2．3 准池铁路牵引供电方式的比较与选择

2．3．1 牵引供电方式

2．3．2 供电方案研究

2．3．3 供电方案的技术比较

2．3．4 供电方案的经济比较

2．3．5 供电方案的综合技术经济比较与方案选择

2．4 外部电源方式的比较与选择

2．4．1 牵引供电与负荷基本数据

2．4．2 朔州电网基本情况

2．4．3 对牵引变电所的外部供电方案

2．4．4 外电源供电方案选择

2．5 小结

第三章 准池铁路牵引供电系统与关键设备

3．1 牵引供电系统

3．2 准池铁路变电所主接线

3．3 牵引变压器

3．3．1 牵引变压器类型的比较与选择

3．3．2 主变压器的容量选择

2．3．3 主变压器参数

3．4 高压开关

3．4．1 断路器

3．4．2 隔离开关

3．5 接触网

3．5．1 接触网作用

3．5．2 接触网类型

3．5．3 接触网组成

3．5．4 准池铁路的接触网有关参数选择

3．6 小结

第四章 电力机车谐波特性

4．1 电力机车结构与主要技术参数

4．2 SS4电力机车主电路

4．3 SS4电力机车电流仿真

4．3．1 仿真软件

4．3．2 仿真方法

4．3．3 SS4电力机车电流特性

4．5 小结

第五章 MCR新技术谐波治理与应用

5．1 谐波的特点与危害

5．2 谐波抑制与补偿方法分析

5．3 MCR谐波治理与无功补偿新技术

5．3．1 MSVC基本结构

5．3．2 磁控电抗器(MCR)工作原理

5．3．3 技术特性

5．3．4 控制系统

5．3．5 技术优势与比较

5．4 无功补偿装置(MSVC)工程应用

5．4．1 工程实施

5．5 计算机仿真分析及现场测试

5．5．1 计算机仿真分析

5．5．2 现场测试数据及分析

5．5．3 数据分析

5．6 小结

结论

致谢

参考文献