[00137340]青藏铁路站后试验工程-35kV长距离供电技术试验与应用

一、项目简介　　青藏铁路采用35kV贯通线长距离供电，其贯通线供电臂平均长度145km，最长供电臂为195km，在越区供电时供电臂长度为342km。而在一般情况下，35kV线路的供电臂距离小于50km。在此情况下，长距离供电技术的研究显得尤为必要。　　从2004年初到2006年，青藏铁路公司、西南交通大学、青海电力试验中心、铁道第一勘察设计院等单位，在对试验段线路仿真研究的基础上编写了试验段试验大纲，并进行了现场测试。　　研究结论：　　1.空载时，长线路末端电压高于首端，但在35kV线路、长度小于200km时，升高不多，本次试验测量值为2%左右，与理论计算接近。　　2.线路的暂态过程(短路暂态，分、合断路器暂态)具有统计特性。测试中线路末端电压峰值曾高达10kV，线路首端电流峰值曾高达464A，试验因长线路空载分合闸次数较少，所得数据还不能完全说明问题。青藏铁路公司根据测试结果对并联电抗器的运行投切做了严格的规定，有效地避免了事故的发生。　　3.空载时的末端电压升高可以并联电抗器予以消除，对电抗器等补偿设备的投入必须对各种运行方式进行综合考虑。　　4.由于青藏铁路所处的特殊地理环境，对设备的维护检修不易且费时，应加强对运行设备的在线状态远方监测。在测试中就发现有断路器控制回路保险丝熔断，使断路器没有储能，造成合断路器失败；有的变压器出线电缆靠近母排处出现电晕现象。　　5.青藏线的关键问题在于备用电源，解决的方式是在各站设置备用电源，但最根本的解决方式是110kV线路架设双回线路或将青海、西藏电网通过青藏线110kV线路连接。这样可以避免35kV超长距离运行。　　2005年底电力线贯通试运行，2006年7月1日正式通车，青藏铁路供电系统正常投入运行，完全达到了本项目的研究目的。　　二、技术创新点　　1.35kV超长距离供电线路空载和轻载时沿线电压按照余弦规律分布，末端电压最高；空载电流为线路的充电电流，沿线电流按正弦规律分布，当线路长度大于200km时，线路最大充电电流大于10A，需要考虑在变压器中性点安装消弧线圈。线路电阻对空载电压有影响，但在线路长度小于700km时，可以不考虑线路电阻对末端电压升高的影响。若不计线路电阻，考虑电源电抗时，空载线路末端电压大幅度升高；考虑线路电阻后，有电源电抗时，线路不是特别长(大于400km)，空载线路末端电压升高幅度较小，可忽略电源电抗的影响。并联电抗器安装在线路首端、末端、中间时，均可以有效限制空载电压升高。串联电容器也可以有效的限制空载电压升高，但其效果与安装位置密切相关。　　2.在青藏铁路格拉段35kV供电线路正常运行状态时，由于铁路负荷的分布性，其电压降低并不明显；在异常供电方式时，贯通线越区供电，线路电压降低较多，但与线路负荷分布和性质相关。在异常供电方式时，在纳赤台、五道梁、沱沱河、布强格、安多五个地方集中设置补偿设备可以保证35kV贯通线的供电质量。并联电容补偿能保证线路电压质量，但在线路负荷降低时必须按照线路情况切除，以减轻末端电压升高，同时必须注意其优化布置。串联电容补偿效果与流过电容器的电流性质和大小密切相关，故负荷的分布和安装位置均影响串联电容器的作用。在高原铁路负荷中，串联电容对带负载运行线路的作用不大。静止无功补偿装置对电压质量能得到最好的保证，但其造价昂贵，控制运行复杂。比较好的方案为：　　①采用并联电容、并联电抗补偿相结合，保证贯通线的供电，同时在有条件的地方采用风、光、柴、蓄互补等备用电源，减少贯通线输电的功率和距离，减少线损和补偿所需的容量。　　②采用串联、并联电容补偿相结合，考虑备用电源。　　③采用备用电源，保证重要负荷供电。　　④采用静止无功补偿设备。　　3.高原铁路供电线路可能出现的过电压为：空载时末端电压升高，不对称短路引起的过电压，间歇电弧过电压，空载线路分闸、合闸过电压等。35kV线路绝缘水平较高，一般要求达到额定电压的4倍。青藏线供电距离长，遭受雷击的可能性较大，而35kV线路要将雷击电压限制在一个较小的范围内比较困难，影响青藏线35kV线路绝缘的主要因素为雷击过电压。电网中除了上述过电压外，还有谐振过电压。由于在绝缘配合中一般不考虑谐振过电压，在电网设计和运行中都应当避开谐振过电压的产生。青藏线35kV只有在异常(故障或检修)的情况下，才会出现长线运行，因此限制其空载电压升高，只要在可能出现的长线末端并联电抗器即可。同时，在异常情况下的空载分闸过电压，可以通过控制长线各断路器的分闸顺序，使断路器分段断开，每次断开离电源最远的断路器，来避免出现长线空载分断；空载合闸则可以相反的次序，每次闭合离电源最近的断路器，来避免空载合闸过电压。青藏线35kV的绝缘配合只要把工频过电压限制在一个较小的范围，在不考虑雷电过电压的情况下，按照一般的绝缘配合方法即可满足要求。　　三、应用情况　　2006年2月，西藏电网故障，2月8日查出故障，随后进行了两个多月从沱沱河(青海电网)到安多(西藏电网)的供电试验，线路长290多公里。供电正常。　　2006年3月27日到2006年4月2日，青海电网检修，进行防风加固，进行了纳赤台至沱沱河(400多公里)，安多(西藏电网)到沱沱河(青海电网)的长距离供电试验。供电正常。　　2006年5月10日至2006年6月25日，西藏电网改造，进行了从沱沱河(青海电网)到安多(西藏电网)的长距离供电试验。供电正常。　　2005年底电力线贯通试运行，2006年7月1日正式通车，青藏铁路供电系统正常投入运行，完全达到了本项目的研究目的。