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台湾高速铁路供电系统概论万芳

发布时间:2020-02-14 11:18:07 阅读: 来源:叶菜类厂家

台湾高速铁路供电系统概论

一、高铁供电系统概述 台湾高速铁路全长345公里共设置七座牵引动力变电站,其设计原则为任一变电站故障情况下仍能保持正常运转,其变电站间之最大距离约为60公里。列车所需之牵引电力由七座牵引动力变电站以2x25KV形式馈电给电车线及负馈线,再由动力车以集电弓撷取电车线与轨道间之25KV电源供列车使用。 二、牵引动力变电站介绍 高铁供电系统依其用电特性可区分为牵引动力用电及车站用电两种电源,其中有关车站用电必须配合车站特定区之用电加以整合,且需依据当地台电公司之配电系统加以规划,此部份和一般大楼用电相似,此处不再加以说明,有关牵引动力部份将详加说明如下。 车辆牵引系统之特性为列车在低速时需要较大之转矩,而在适当之速度下会有平衡的拉力特性,且在高速列车所需之能量为速度2次方的函数,从控制的角度来看,在电子控制电路发展以前,以直流电动机为主要设备,其电压以DC750V、1500V、3000V为主,仅适用于小编组的高速列车,其优点为自变电所之相间不平衡和低次高谐波问题不存在,但还余留电力腐蚀的问题。 随着速度之增加所需之电流大增,直流系统已无法配合,且在电子控制电路发展下,于1951年法国采用50Hz商用频率之馈电系统,日本也于1957年开始进入实用化,其电压几乎都是商用频率AC25KV(德国是15KV、16 2/3Hz)。 台湾高速铁路沿线变电站,经与电力公司相关人员,实地勘察结果,在沿线择定七个变电站(树林、杨梅、苗栗、台中、云林、新营、冈山)。

三、各国高铁供电系统简介 牵引动力馈电电压:依牵引机车需求不同,馈送至电车的电压亦有多种不同额定,通常被采用者为: 直流:750 V、1500 V、3000 V 交流:单相、50Hz或60Hz、15 KV、20 KV、25 KV、50KV 高速铁路采用者:交流25 KV(日本、法国、西班牙)、交流15 KV,Hz(德国) 受电电压:依据电力的需量与电力公司供电网络特性而有所区别。 法国采用:90 KV、150 KV、225 KV、400 KV 日本采用:77 KV、154 KV、220 KV 德国采用:自行发电 西班牙采用:132 KV、220 KV 台湾采用:69 KV、161 KV 变电方式:依据受压与馈电之系统特性,通常采用之变电方式有: 三相高压变中压直流(如:22KV/750VDC) 单相特高压变单相高压(如:132KV/25KV,220KV/25KV) 三相特高压变双单相高压(如:154KV/25KVx2) 四、台湾高速铁路建设供电系统规划摘要 4.1高铁供电方式之规划 将估算得到之各变电站负载容量,与台电公司供电系统相关变电所之短路容量比较,商讨可能发生之最大电压不平衡率,使在不影响电力系统供电品质的范围内,规划适当的受电方式。台湾电力公司以往缺乏相关的管制经验,因此对于高铁电力负载的特殊性非常慎重,除积极的邀请国内外家研究,制订合理的管制办法外,并希望高铁于设计时便能防患于未然。 就供电技术与经济的观点,综合检讨各种可行之供电方式,高铁供电系统比较实用的规划为: (1)在输电与受电方面: 自台电变电所至高铁变电站之输电线,采用三相,161KV,双回路受电,而由台电公司设计、施工及维修,高铁仅缴付线路补助费,如此可减少高铁的输电线建设费用与维修费。责任分界点,设置于高铁变电站进口端。 (2)在变电方面: 配合双回路,三相受电,每回路各采用两组单相变压器,一次侧V接线,每个变电站采用四只组单相变压器,设备费用与三相特殊接线变压器之费用相近,且因其构造简单,单位体积与重量均较方便搬运、安装。亦可依营运初期与后期不同的电力需求,分为二阶段投资建设。供电可靠性、稳定度与电压不平衡率皆能满足供需之求。 (3)馈电方面: 变压器二次侧,两组相同相位的电源,可并联馈送至电车线。馈电方式则采用2x25KV+AT的方式,较符合目前应用上的发展潮流。规划之各馈电区间(约20~32公里),亦较合适于AT方式之馈电。 4.2高铁供电系统相关问题探讨 高速铁路电车用电系统为特殊用电,因此在电力系统特性上会有下列主要问题发生,(但都可以技术方法加以克服): 4.2.1电源三相电压的不平衡现象 因高速铁路电车用电力为单相大负载(约10MW以上),对电力公司的三相输电网络会造成三相电压的不平衡。此电压不平衡,相对造成电力系统的电流不平衡,亦即增加负序电流成分。这种不平衡现象,在电力网络上,会造成发电机供电波形失真,甚至因保护电驿动作而跳机;对于系统上用户的三相感应电动机,造成线圈过热,降低效率等不良现象。 4.2.2谐波 近年来由于电力电子技术的快速发展,电力转换设备已广泛应用于工业及民生设备,而此类非线性负载,产生谐波电流,流入电源之配电系统,引起谐波电压影响系统供电品质。 台湾电力公司为确保供电品质,必须管制谐波电流的注入量,故参考国外标准IEEE 519-1989谐波限制标准,制订其电力系统谐波管制暂行标准。 有效的谐波影响之防止对策为:设计适当的滤波装置、将具有谐波源的负载与不产生谐波的负载,分别以不同的变压器回路供应。 4.2.3电压变动 高速铁路的负载变化频繁,会引起电力系统的电压变动;电车线的接地或短路事故,更会造成电力系统的电压骤降。这些电压变动的程度,必须要限制在某个范围之内,否则对一般用户会有不良现象。 4.2.4功率因子 负载(牵引动力车)的功率因子愈高,亦表示无效电力量小,引起的线路压降亦小,对电力系统的电压特性影响小。法国高速列车运转之功率因子约为0.93;德国高速列车运转之功率因子接近1.0。台湾高速铁路则计划依照台湾电力公司之期求,在0.95以上。功率因子的问题,在电力系统上加装自动功因调整电容器组,即可达到目标值。 4.2.5谐波源 高铁电力系统的谐波主要来自动力车的电力电子设备,因此有必要了解动力车的电子架构。除动力车的驱动系统产生谐波之外,电车线的电弧以及三相平衡补偿设备均为谐波源。查阅:已获批28个城市的轨道交通线路规划详解图(更新中)查阅:2012年全国各省市城市轨道交通项目概览(更新中)查阅:城市轨道交通中标企业

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