GB/T 28027-2011 轨道交通 供电系统和机车车辆运行匹配

ICS

45．060

S04

鳕雪

中华人民共和国国家标准

11

28027--20

GB／T

轨道交通供电系统和机车车辆运行匹配

criteriaforthecoordinationbetween

Railwayapplications--Technical

andstocktoachieve

powersupplyrollinginteroperability

(IECandstock——

62313：2009，Railwayapplications--Powersupplyrolling

Technicalcriteriaforthecoordinationbetween

power

stock，MOD)

supply(substation)androlling

201

1-10-31发布

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28027--2011

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beforeonandofofconstruction3．13．228027--201IECstocklinelineinto11402

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wave一at2ofof3．3contactcontactsourcefactorfactorfactor3．43．53．63．73．83．93．103．113．123．13thethefundamental28027--2011sectionsectionsectionlinelinelineline^

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unitof33．143．153．163．173．18conditions3．19conditions3．203．20．13．20．23．213．223．23train28027--20stocksectioninfrastrucure11

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43．2428027--20element11

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528027--2011

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MWP>660=P一2一0．80·一0．8012<P=628027--2011

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AC一DClDCkV0．900．900．802550Hz500V750V77．328027—2011

GB／T28027--20¨

该设置应自动实施。

如果铁路基础设施没有装备功率自动选择器，则可由司机手动操作完成。

8供电质量指标

8．1概述

研究加速能力受到低电压限制的目的是为了界定地面装置的特性(参见附录B)。

从以下方面考虑以保证地面装置满足设计时刻表中规定的最苛刻的运行条件：

——对应于交通高峰期的、时刻表中最密集的运行时段；

——不同类型列车的特性和所选牵引单元。

质量指标u一。“m通过仿真来计算，而且能在列车上通过专门的测量得到验证。

8．2描述

通过对一个地区(被研究的区段)的计算机仿真来计算平均有效电压，在计算中应考虑在时刻表中

的交通高峰对应的特定时段内计划通过该地区的所有列车。在给定的时间段中应充分考虑到该地区每

个供电区间最严重的负载情况。

在仿真中，要考虑铁路基础设施与不同类型列车的电气特性。

在每一个仿真时间步长中，要分析在该地区每一辆列车的受电弓处的基波电压。对交流系统而言，

使用基波电压的方均根值。对直流系统而言，使用基波电压的平均值。仿真中的时间步长应足够短，以

便考虑到时刻表中的所有事件。

通过仿真获得的电压值用来研究：

a)U…。“(区段)

该数值是仿真分析中所有电压的平均值，用来表示整个区段的供电质量。

在考虑的运行高峰时段内，无论列车处于牵引、停车、再生或惰行模式，在每个时间步长的仿真

分析中都应该包括该区段的所有列车。

b)u一。。^l(列车)

如同区段仿真分析一样，该电压值是仿真中所有电压的平均值，但是仅分析在每个时间步长内

处于牵引模式的列车的电压(而不考虑该列车停车、再生或惰行)。

这些电压的均值用来核查仿真中每辆列车的运行情况，最后用来辨别计算列车。

8．3受电弓平均有效电压值

表3给出了在正常运行条件下，受电弓处平均有效电压u…。。t的最小值。

表3受电弓处u一。删最小值单位为伏(v)

供电系统交流传动列车直流传动列车

AC25kV-50Hz2Z50022000

DcI500V1300

DC750V675

8．4平均有效电压u一。“与最低电压U一，之间的关系

供电系统设计应保证在正常运行条件下，根据相关线路(见第9章)+，任何列车的受电弓处u一。一-

8

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的仿真值不低于umm。的瞬时电压(方均根值、平均值)。

8．5验收标准

牵引供电系统设计应保证供电能力达到8．3和8．4规定的运行条件。因此，如果设计满足8．3和

8．4的要求，该设计合格。

9线路和牵引供电系统类型

基础设施管理部门应公布以下方面的线路参数

——线路速度；

——最小追踪间隔；

列车最大功率。

10谐波和动态效应

10．1概述

电气化铁路中供电系统和机车车辆的谐波特性决定了电源回路中(架空接触网和回流系统)的过电

压及系统的稳定性。为了取得稳态和动态条件下电力系统的兼容性，谐渡过电压应限制在临界值以下。

在安装了保护装置的情况下，过电压会中断线路的正常运行，从运行的角度上说，过电压现象是非常危

险的。

以下情况会造成过电压：

a)系统不稳定造成过电压

现代铁路机车车辆上的逆变牵引系统、辅助系统和静态变频器一般都是有源的，它们能把一种

频率的电能转换成另一种频率的电能。它们的转换特性主要取决于逆变控制器以及无源

器件。

应使用调谐的控制器或者优化无源器件的阻抗特性(供电系统、机车车辆等)，以便使它们在所

有情况下都能稳定运行。在不稳定系统中，电压或电流等也许会趋向无穷大，从而中断系统的

运行。在非线性系统中，它们还会连续地以一种或数种频率振荡。

系统的稳定性问题总是与系统的反馈相关的，特别是在一个或数个电气子系统通过一个或数

个控制器的情况下。此时没有产生振荡的外在激励源。这种情况应同下面的第二种情况区别

开：有一个激励源和一条传输／放大路径存在的情况。

通常不稳定导致的振荡频率可达500Hz及以上，这已经达到了相关控制器的带宽频率。

低于或接近工频的低频振荡与现代整流系统的非线性特征有关。更高频率的不稳定性可用线

性模型来研究。

b)谐波造成过电压

安装在机车上或地面装置上的静态逆变器，无论是相控整流型还是强制整流型，都产生谐波

电流和谐渡电压，这些谐波可以简化为电流源或电压源的形式。每种变频器产生一种典型的

电流或电压谐波。与变压器和滤波器等无源设备连接的整流器可以用一个电源和阻抗来

等效。

所有供电系统都存在谐振现象，这些谐振是由输电线路和电缆引起的，也有些谐振是由滤波

元件造成的，这就导致了从整流器注入到系统的谐波被放大。在整流器端口，系统的等效阻

抗是线性的，导致在整流器处和网络中其他位置也会出现谐波放大或局部抑制，这和供电系

统本身的传输特性有关。一

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(；B／T

在机车或供电系统的其他地方，含量高的谐波放大会导致严重的过电压。

由于供电系统具有分布式参数的特性(单位长度的电感和电容)，故其存在谐振峰值，而系统

的谐振特性会因牵引单元的存在而改变。在这些谐振峰值处可能产生很大的谐振电流和电

压。据记载，在某些频率处产生的谐振导致接触网上的电流最大值与最小值之比超过了100。

供电系统中的谐振可导致四象限变流器电力机车受电弓处的谐波电流增加3倍。

c)其他现象

还有一些现象也应该认为是供电系统和车辆之间的电气系统的兼容性问题，它们是：

——多重过零；

——电压尖峰，电压凹陷，电压瞬变}

——供电电压相位变化；

——低频振荡。

从传导干扰的观点看，下列因素也是有关的：

——车轮打滑；

——辅助负荷；

——随机负荷；

——辅助变流器的谐波；

——不同变流器的调制效应；

——结冰或结霜。

10．2新设备的验收步骤

引入任何新设备，都应按3．24规定的验收步骤进行验收。

新设备和既有牵引单元、既有供电系统的兼容性应按10．1所列的项目进行核查。

参与验收单位或部门应包括：

——现有基础设施的所有者或基础设施的管理部门；

——现有线路的运行单位；

——新牵引单元或新基础设备的买方／所有者；

——新牵引单元或新基础设备的制造商或供应商。

适用于机车车辆或供电系统的通用规范非常保守，实际运行中无法达到其要求，该规范是为了避免

在任何情况下产生过电压而颁布的。因此，新设备的兼容性(兼容性研究)应按lo．3进行核查。

10．3兼容性研究

兼容性研究是论证新的机车车辆或新的基础设施部件与现有的牵引单元和供电系统之间兼容的过

程。图2给出了该论证的流程，表4对该流程进行了解释。

根据10．2中的论述，研究工作量的大小取决于新设备集成风险的大小。如果新设备的集成是基于

没有任何风险的早期经验，应在计划中提供证明文件，这是唯一的工序。

图2适合机车车辆和地面供电设备的兼容性研究。

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图2谐波和动态效应的兼容性研究流程

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表4各流程的解释

序号流程对流程的解释相关部门

引入新设备到现有铁路系统时，兼容性核查计

负责兼容性核查的机构应

划要确定分析的范围、具体的任务和责任。该计

14兼容性核查计划得到lO．2中规定的各方的

划应得到有关各方的同意。

同意

任命兼容性研究的负责机构

现有供电系统的特性，有关与车辆兼容性的信

息(见表D．1和表D．2)。

2现有供电系统的特性基础设施管理部门

正常时的馈电配置。

紧急时的馈电配置

现有运行车辆的特性，有关与供电系统兼容性

3现有机车车辆的特性车辆运行管理部门

的信息(见表D．3和表D．4)

现有系统运行的信息：运行列车的数量，典型

4现有运行条件的特性的运行时刻表，正常情况的馈电装置，紧急状况基础设施管理部门

的馈电装置

第2步、第3步、第4步信息的结合，有必要对

5整个铁路系统的特性基础设施管理部门

会出现的各种情况做出界定

研究会出现的各种情况下的兼容性。首先论

整个铁路系统的理论证现有系统的兼容性；然后测试要使用的新设

6基础设施管理部门

分析备，核查要维持系统的兼容性，新设备需要满足

哪些特性

第6步的理论研究结果是新设备要满足的具

体标准。在设计和测试一新设备时，具体的验收

7新设备验收标准基础设施管理部门

标准应易懂，易铡量。以后，整个路网应以同一

种形式建立这些标准

在设计新设备时要考虑第7步规定的验收

8新设备的设计新设备供应商

标准

新设备设计的模型应与其他车辆和供电系统

9新设备的特性兼容。模型经第15步正确性检测之后可允许对薪设备供应商

第2步和第3步要求的现有铁路的特性作修定

在设计的初期，应通过理论分析，如计算机模

10新设备的理论分析新设备供应商

型，来核查新设备能满足验收标准

一旦第一个新设备(车辆或供电设备)制造完

实验室测试／试验轨道毕，应进行实验室／试验轨道测试，以验证其是按

11新设备供应商

测试照第10步理论分析得出的标准制造的。这个测

试是新设备型式试验的一部分

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表4(续)

序号流程对流程的解释相关部门

测试计划应规定必要的测试，尽可能而且合理

地证明以下事项：

·新设备满足验收标准；

负责兼容性研究的机构

126兼容性测试计划·验收标准能有效保证兼容性，保证测试反

第一步中规定的单位

映实际情况。

测试也应验证第10步中进行仿真的正确性而