沈山铁路是京哈通道的重要组成部分,以其独特的地理位置和战略意义,连接着河北省秦皇岛市山海关区和辽宁省沈阳市。沈山铁路东接沈大线、沈吉线、沈丹线,西侧与京哈线、津山线紧密相连,更与沿线的大郑线、锦承线等形成了一张密集的铁路网。正是这样的交通格局,使得沈山铁路成为联通关内外的主要运输通道,是东北地区经济、交通命脉之一,对东北三省加快经济发展发挥着举足轻重的作用。
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沈山铁路大虎山牵引站于2007年投入使用,后由于更换大容量运营机车,导致原设计牵引功率不足,易引发因超负荷而导致的跳闸事件,存在较大安全隐患,无法满足该线路机车供电需求。为有效解决上述问题,该牵引站于2020年开始对站内变压器进行增容改造。我院系统及新能源技术中心雷锋共产党员服务队主动对接牵引站技术需求,全力为保障电网和机车安全稳定运行提供暖心服务。
电气化铁路机车属于单相交流负荷,通过牵引站将电网220千伏交流转换为27.5千伏单相交流进行供电,并经过整流后由直流电机驱动。机车运行过程中会产生较大的负序和谐波电流,危害电气设备尤其是旋转电机的可靠运行,也可能引起保护设备误动作,导致机车设备损坏或者异常停运,严重影响电网设备和机车运行安全。
大虎山牵引站通过220千伏线路由电网侧黑山变电站进行供电,黑山变作为地区重要供电枢纽,保证其电能质量水平对于确保地区电网和用电设备的安全稳定运行具有重大意义。为了避免牵引站注入电网谐波电流超标,中心从牵引站入网源头把控并网电能质量,在牵引站增容改造规划设计阶段,对其开展了电能质量评估,研判其增容改造后对并网电能质量的影响,发现在紧密运行方式下大虎山牵引站注入电网的23、25次谐波电流超标,存在严重安全隐患。
为消除大虎山牵引站注入电网谐波对电网设备和机车安全稳定运行的影响,中心多次深入现场进行详尽的调研,全面了解牵引站运行状况,在充分掌握实际情况的基础上,制定了初始的有源治理方案,并经过多次讨论和迭代逐步进行优化,确保方案的有效性,最终确定采用安装带有高次谐波滤波功能的SVG(Static Var Generator,静止无功发生器)作为治理最佳方案,并确定了治理设备的最佳安装位置和补偿容量,圆满完成辽宁地区首次电气化铁路电能质量治理工作。
为了验证该设备投运后的治理效果,中心精心制定治理效果验证测试方案,并到现场开展电能质量测试,在SVG治理设备投运前、后两种工况下,针对牵引站并网点、SVG治理设备并网点以及SVG出口等多个关键位置,进行了全面而细致的现场测试。对比治理前后的电能质量指标,为我们提供了有力的数据支持,充分验证了治理设备对谐波电流的抑制作用,大幅降低了谐波对机车和电网安全稳定运行的不利影响。
此次对沈山铁路大虎山牵引站的技术支持,是我院首次成功实现辽宁地区电气化铁路电能质量“入网前评估-运行中治理-治理后验证”闭环管控,不仅为辽宁地区其他电气化铁路的电能质量提升提供了宝贵经验,更彰显了我院在电能质量分析治理领域的专业能力,标志着我院在电能质量管理和技术创新方面又向前迈出了坚实步伐。展望未来,我院将不断深化对电能质量问题的分析和治理,以更加成熟的技术和更加优质的服务,助力电网为客户提供更加优质的电力供应,为省公司打造“东北领先、国内一流”电力营商环境,助力经济社会高质量发展和能源电力行业再上新台阶贡献电科院力量。