[發明專利]一種城市軌道交通牽引供配電系統供電電纜的選型方法

在審

• 申請號: 201410375758.3
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN104281736A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 周文;段曉波;胡文平;李曉軍;王磊;饒群;王生彬;毛志芳
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網河北省電力公司電力科學研究院;河北省電力建設調整試驗所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 齊軍彩;董金國

技術領域

本發明涉及城市軌道交通牽引供配電系統的設計方法，尤其涉及一種城市軌道交通牽引供配電系統供電電纜的設計與選型方法。?

背景技術

隨著我國城市建設的飛速發展，城市交通壓力不斷增大。為緩解城市交通壓力，城市軌道交通迅速發展起來，已成為城市建設的重點。城市軌道交通牽引供配電系統中供電電纜承擔了電力連接和動力傳輸等重要任務。由于城市軌道交通牽引供配電系統工作的復雜性和特殊性，供電電纜成為城市軌道交通牽引供配電系統中最為重要的部件之一，同時也是事故多發部位和安全隱患集中部位。

由于城市軌道交通牽引供電系統供電電纜長度較長、電纜的等效充電電容較大，常在牽引供電系統負荷較小時出現無功倒送現象。同時城市軌道交通牽引供配電系統的諧波分布復雜，極易在某諧波頻率上出現因電纜充電電容容抗、系統阻抗、變壓器阻抗和負荷阻抗引起的串并聯諧振現象，造成諧波放大，影響城市軌道交通牽引供電系統的安全穩定運行。完善的城市軌道交通牽引供配電系統電力電纜設計是系統安全穩定運行的重要保證。

目前電力電纜的設計重點多在電纜參數上，如導體材質、導體截面積、導電率、導體最大電阻、最小絕緣電阻、接觸電阻、芯數、絕緣水平、絕緣材質、絕緣厚度、外護套材質、護套厚度、金屬屏蔽、機械強度、平均直徑、彎曲半徑、排列、抑制感應電勢、重量和路徑選擇等，并沒有針對城市軌道交通牽引供配電系統的工作特殊性和復雜性，在供電電纜的充電電容和電纜長度方面進行設計和研究。

目前，國內關于城市軌道交通牽引供配電系統供電電纜設計方法中，僅考慮了供電電纜充電電容引起的基波無功倒送問題，并沒有在設計中充分考慮到因供電電纜長度和單位長度充電電容造成的系統串并聯諧振問題。因此，為保證城市軌道交通供配電系統安全穩定運行，對城市軌道交通牽引供配電系統的供電電纜長度及其單位長度充電電容值的設計與選型以避免系統串并聯諧振，是目前城市軌道交通牽引供配電設計中亟需解決的問題。

發明內容

為克服現有技術的缺陷，解決上述技術問題，本發明公開了一種城市軌道交通牽引供配電系統供電電纜的選型方法。該方法能夠消除供配電系統中串并聯諧振的安全隱患，并且具有較高的計算效率和廣泛的適用性。

本發明的技術方案為：

一種城市軌道交通牽引供配電系統供電電纜的選型方法，步驟如下：

（1）????選定城市軌道交通用戶的進線電源參數和主變電所參數，包括城市軌道交通用戶與公用電網的聯接方式、PCC（Point?of?Common?Coupling公共連接點，簡稱PCC）點及其最大與最小短路容量，公用電網在各種運行方式下可能存在的背景諧波頻率分布，110kV主變電所中110kV/35kV主變壓器參數，如額定容量、阻抗電壓、空載損耗和負載損耗等；

（2）????選定主變電所所屬各牽引變電所參數，包括牽引變電所的地理分布、牽引變壓器參數、牽引整流機組及其可能的運行方式；其中，110kV主變電所所屬各牽引變電所的地理分布指擬從主變電所35kV至各牽引變電所35kV進線的供電電纜長度與電纜參數；牽引變壓器參數包括額定容量、阻抗電壓、空載損耗和負載損耗等；牽引整流機組指12脈整流器或24脈整流機組，其可能的運行方式主要包括左右單元參數對稱運行、左右單元參數不對稱運行以及單12脈整流器運行；

（3）????選定主變電所所屬各降壓變電所和跟隨變電所參數，包括降壓變電所和跟隨變電所的地理分布和變壓器參數；具體來講，包括110kV主變電所所屬各35kV/0.38kV降壓變電所和跟隨變電所的地理分布，擬從主變電所35kV系統至各降壓變電所和跟隨變電所35kV進線的供電電纜長度與電纜參數，35kV/0.38kV降壓變壓器和跟隨變壓器的參數，如額定容量、阻抗電壓、空載損耗和負載損耗等；

（4）????確定進線電源的背景諧波電壓頻率分布和牽引供配電系統的諧波電流頻率分布，具體步驟如下：

背景諧波電壓頻率分布：電力公司提供城市軌道交通用戶未接入其所在公共電網的110kV母線PCC（Point?of?Common?Coupling公共連接點，簡稱PCC）點時，所述PCC點的背景諧波電壓（h為諧波次數），所述背景諧波電壓來源于電力公司對所述PCC點電能質量數據的常年監控和統計；

牽引供配電系統的諧波電流頻率分布：對于由2組12脈整流器（RCT1和RCT2）構成的24脈牽引整流機組，按照下述公式（1~4）計算12脈整流器RCT1和RCT2的A相輸入電流電流和：