电气化铁路对电力系统的影响分析

电气化铁路对电网的影响及对策电气化铁路是指将传统的蒸汽机车、内燃机车替换为电力机车，并通过铺设电缆或接触网供电。

电气化铁路具有运营效率高、能耗低、环境友好等优点，但也对电网产生了一定的影响。

本文将就电气化铁路对电网的影响以及相关对策展开讨论。

首先，电气化铁路对电网的影响主要体现在以下几个方面：1.能源需求增加：电气化铁路使用电力机车替代传统机车，因而对电能的需求量会大幅增加。

特别是对于大规模铁路电气化项目来说，需要消耗大量的电力资源，对电网能源供应提出了更高的要求。

2.电网负荷变化：由于电气化铁路的使用，会引起电网负荷的变化。

电力机车的启动和瞬时加速需要大量电能，导致电网负荷瞬间增加。

此外，电气化铁路的顶峰小时负荷与传统火车线路不同，可能会对电网的负荷平衡产生一定的影响。

3.输电线路需求增加：电气化铁路需要一定的供电线路来为电力机车提供电能。

这就要求在原有的电网基础上，增加或改造供电线路，以满足电气化铁路运营的需求。

针对电气化铁路对电网的影响，可以采取一系列的对策来解决：1.提供足够的电力资源：针对电气化铁路对电能需求的增加，电力系统要增加相应的电力资源，包括建设新的发电厂、扩大电力系统容量等。

此外，可以推广利用清洁能源，如风电、太阳能等，减少对传统化石能源的依赖。

2.加强电能储存技术研发：为了避免电气化铁路的瞬时负荷对电网稳定和平衡产生不利影响，可以加强电能储存技术的研发和应用。

通过储能设备，将低谷时段的电能储存起来，在高峰时段释放，以平衡电网负荷。

3.优化电网结构：对于电气化铁路而言，可以优化电网的结构以适应其特殊负荷需求。

可以增设专门的供电线路，优化变电站配置等，以提高电网的可靠性和稳定性。

4.加强智能电网建设：智能电网具有实时监测、分布式调度等特点，可以更好地适应电气化铁路的需求。

通过智能电网的建设，可以实时监测电网各项指标，并进行相应的调整，以满足电气化铁路运行的要求。

综上所述，电气化铁路对电网产生了一定的影响，尤其是在能源需求增加、电网负荷变化、输电线路需求增加等方面。

电气化铁路对电力系统的影响分析摘要：科学技术的发展迅速带动了电气化铁路的发展。

由于强电流集束效应的存在，使得电气化铁路牵引供电变电系统中的牵引供电网结构较大，负荷也不同于一般负荷。

不能计算系统的电流分布、牵引网的阻抗、短路电流等，计算过程复杂且结果不准确。

电力铁路的重点是改造铁路供电系统，三相工频交流电压通过电力系统与单相工频交流电压相连，三相工频交流通过牵引变压器转换成单相工频交流，然后由机车供电。

电力牵引供电、电气化铁路变电系统发生故障的概率大，牵引车和变电所三相交流电转换成单相交流电，这必然会造成三相电力系统的非对称运行。

负序电流将干扰小容量三相电源，系统的负序电压可使该线路上其他负载的电源中断而不发生故障，并干扰该线路第二侧的保护装置。

采用遗传算法确定牵引变电所的最佳位置和分区，确定牵引供电臂的合理长度，从而达到牵引网电能损耗最小的目的。

虽然该算法能获得牵引变压器的容量，但由于牵引供电和转换系统中数据量大，计算复杂度高。

在牵引供电变电系统中，采用多导线电气化铁路牵引供电，可获得瞬时电流，但是，由于运行位置和速度的差异，还不能充分反映列车运行过程对结果的影响。

基于大数据分析，提出了电气化铁路牵引供变电系统的设计方法，借助大数据分析技术，充分发挥高效搜索特性。

关键词：电气化铁路；电力系统；影响分析引言随着物联网及5G通信技术的快速发展，两者结合应用于高速铁路，加快推进了中国高铁向智能化方向发展的速度。

牵引供电系统是高速铁路实现智能化运行的重要组成部分之一，而智能化牵引变电所又是牵引供电系统实现智能化运行的核心。

我国目前智能化牵引变电所的应用仍处于起步阶段，当前运行的电气化铁路绝大部分以普通型的牵引变电所为主，设备不够智能，运行状态以人工判断检修为主，整个供电系统故障判断及故障后恢复仍然以人工为主。

随着中国电气化铁路的快速发展，人工成本逐年增加，智能化铁路是铁路发展的必然趋势，要实现铁路智能化运行，智能化牵引变电所的应用是必不可少的环节。

电气化铁路牵引供电系统的研究与分析作者：于国旺来源：《科协论坛·下半月》2013年第05期摘要：电气化铁路具有运量大、速度快、运费低、能耗较低、受自然影响小等优势，是当前铁路发展的主要方向。

与此同时，由于电气化铁路牵引的负荷非常大。

因此在整个电网中，电气化铁路本身所具有的移动性和波动性便成为对电网接入点造成影响的主要原因。

就电气化铁路负荷的特点，分析电气化铁路对整个电网所产生的影响，并总结现有应对措施提出了意见及建议。

关键词：牵引供电系统电力机车治理措施优化设计中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）005-022-03世界上第一条高速铁路于1964年第一次自1964年在日本新干线运营。

自此以后，由于高速铁路自身所具有的优势（如较大的运输吞吐量、方便舒适的乘车环境以及综合能效高等），这一新兴的运输方式逐渐被越来越多的国家重视起来。

就目前全球铁路运输的发展来看，电气化运输已经成为未来铁路运输发展的趋势之一。

因而，电气化铁路发展的水平就成为本国运输技术水平的重要标志。

其中，最具代表性的当属法国在1981年建成的TGV高速铁路及1991年实现全线通车的德国ICE高速铁路。

至此以后，意大利以及亚洲的韩国的高速电气化铁路也相继建成并投入运营。

对于我国的铁路发展而言，本世纪的前20年不得不说是对我国高技术铁路发展最为重要的时期。

也正是在这一时期，我国构思已久的高技术铁路网计划得以付诸实践。

这一计划的主要目的是截至2020年，我国境内铁路运输总里程要达到10万公里。

其中，主要的繁忙运输路线要实现客运和货运分线，且复线吕和电气化水平要超过总线路的一半以上。

另外，为了满足我国经济发展和各方面的需求，上述涉及到的技术水平和各项指标均要求达到或接近国际同类型行业的先进水平。

此外，在“四纵四横”规划体系中，要求省会和大中城市之间必须建立专属的告诉客运直通车。

这就要求三个国际性城市的专属客运系统专线里程要超过1.2Km以上，铁路运输时速要达到或超越200Km/h。

高速电气化铁路对地区电网电能质量影响发布时间：2021-09-02T05:38:39.661Z 来源：《当代电力文化》2021年第13期作者：张曦匀[导读] 高铁采用的交流型电力机车作为动力源张曦匀中国铁路济南局集团有限公司青岛供电段山东省青岛市 266000摘要：高铁采用的交流型电力机车作为动力源，此类电力机车负荷具有单相性、非线性以及波动性等特点，导致接入电网后会造成谐波和负序等严重的电能质量问题。

关键字：高速电气化铁路；电能质量由于电力机车采用单相、整流供电方式，机车运行时从电网吸收工频功率，向电网注入谐波和负序电流；同时，电气化铁路负荷还具有冲击性和沿线分布广的特点。

随着列车速度的提高，列车取用功率成倍增加，使得高速电气化铁路对电网电能质量影响日益突出。

1.高速电气化铁路及其供电的方式1.1高速电气化铁路基本的概念分析高速电气化的铁路主要是由电力机车、供电系统所组成的，供电电源与牵引供电系统将构成整体的供电系统。

供电电源则包含牵引供电系统的供电高压输电线、电力系统的变电站，牵引网与牵引变电所构成牵引供电的系统。

电力机车作为铁路运输牵引的动力，自身不携带能源，接收牵引网输送电流，由牵引电动机经过车载变流器驱动车轮。

1.2供电的方式高速电气化铁路的牵引网供电方式主要有：BT（吸流变压器）供电方式、AT（自耦变压器）供电方式和TR直接供电方式。

由于高速铁路功率大，牵引网电流较大，因此一般采用功率输送能力最强的AT供电方式。

牵引供电系统主要由牵引变电站、自耦变压器AT、接触网T、负馈线F、钢轨R与大地以及高速列车组成，供电系统电压为±25kV交流制。

牵引供电系统运行的基本原理为：牵引变电站为整个牵引供电系统提供电源，电流从牵引变电站流出，通过接触网给高速列车提供电能，然后通过负馈线流回牵引变电站。

从功能上牵引供电系统可以划分为牵引变电站和牵引网两部分：（1）牵引变电站牵引变电站将公用电网的三相交流电变换成适合高速列车使用的单相交流电，牵引变压器是牵引变电站的心脏，与传统的三相电力变压器相比完全不同，其专门针对牵引供电方式特点设计制造。

电气化铁路对电力系统的影响分析摘要进入21世纪后，科学技术不断发展，我国的铁路也在朝着电气化方向飞速发展，电气化铁路的运营里程不断增加。

从对电力系统的影响来看，电气化铁路具有很大的移动性和波动性，其负荷特点是大功率单相整流带冲击，正是由于具有这种特点，使得其在接入电网运行后，大量的三相不平衡产生的负序电流和谐波在电力系统中产生，对该接入处的电力系统运行的稳定性、可靠性产生很大的影响，严重时将威胁电力系统的正常运行，造成经济损失。

此文将电气化铁路接入电力系统后的影响做简要分析。

关键词电气化铁路；电力系统；谐波1 电气化铁路基本情况1.1 电气化铁路的特点电气化铁路是当代最重要的一种铁路类型，沿途设有大量电气设备为电力机车提供持续的动力能源。

电力机车本身不带有电能，所需电能由电力牵引供电系统提供。

牵引供电系统主要是由牵引变电所和接触网（或供电轨）组成。

变电所设在铁道附近，它将从发电厂经高压输电线或高压输电缆送过来的电流送到铁路上空的接触电网或铁轨旁边的供电轨道中，接触网或供电轨则是向电力机车直接输送电能的电气设备，电力机车通过集电弓或导电车轮从接触网或供电轨中获得所需电能[1]。

1.2 电气化铁路与电力系统的联系电气化铁路牵引供电系统对供电电网来说，会使得电力系统负荷状态非常高，在引起牵引网电压波动的同时，也使得供电系统电能质量下降，如果不采取措施，还会导致机车动力下降，直接导致电气化铁路运行效率低下，从铁路运行和电力系统运行的角度看，都会造成经济损失。

2 电气化铁路对于电力系统的影响2.1 对旋转电机的影响电气化铁路有着单相交流供电的特性，这种特性使得电机的转子、定子都会发热，增加损耗，引起机组的震动，且转子、定子又属于电机的重要部件，如果在运行时过热就容易发生损壞或者其他故障，带来很严重的后果[2]。

2.2 对输电线路的影响电气化铁路在行过程中，其产生的谐波是影响输电线路最主要的因素。

单相电流产生的谐波，如果频率高，则会发生电力系统谐波共振，有的时候还甚至会放大谐波，很大程度上会增加谐波网损。

电气化铁路供电系统及其对电力系统的影响摘要:对我国电气化铁路的发展、供电方式及其对电力系统的影响进行了综述。

电气化铁路具有运量大、速度快、运费低、能耗较低、受自然影响小等优势，具有显著的经济和社会效益，是当前铁路发展的主要方向。

同时电气化铁路牵引负荷是一种大功率单相整流负荷，它具有很大的移动性和波动性，产生的负序及谐波电流会对电网接入点的电能质量产生不利影响。

文中分析了电气化铁路对电网的影响，总结了现有的治理措施，并提出了建议。

关键词:电气化铁路;牵引变压器;电力系统;电能质量近年来，随着科学技术的发展和新型材料的应用，我国电气化铁路得到空前发展，为我国铁路运输业提供了巨大的推动力。

但是，在电气化铁路系统日渐完善的同时，其对电力系统的影响也更加明显，由于电气化铁路系统中，电力机车带有冲击性负荷，如果将其接入电网，必然会在电力系统中产生巨大的谐波电流，如果并未实施科学且合理的治理措施，必然会严重威胁电力系统运行的安全性和平稳性。

一、电气化铁路及供电方式1.1电气化铁路的基本概念电气化铁路是由电力机车和供电系统两部分构成。

整个供电系统是由供电电源和牵引供电系统两个部分构成。

其中供电电源包括电力系统变电站和供电系统供电的高压输电线，牵引供电系统由牵引网和牵引变电所构成。

铁路运输的牵引动力是电力机车，其本身不携带能源，通过牵引网输送的电流，由牵引电动机通过车载变流器输出能量进而驱动车轮。

1.2牵引变压器的接线方式我国牵引变电所的牵引变压器的接线方式一般有单项接线（I/I）三相接线（V/V、Yn.d11）和三相/两相平衡接线等。

与传统铁路相比，电气化铁路与其的根本区别是:带动列车运行的电力机车不是自带能源机车，电力机车需要靠牵引供电系统输送电力产生动力。

牵引供电系统主要包括接触网和牵引变电所。

牵引变电所通常建在铁路沿线，按照铁路电气化区分划段，考虑到牵引负荷和接触网的供电能力，每相隔一定距离就会设立牵引变电所。

分析电气化铁路供电系统【摘要】本文从电气化铁路的开展动手，对电气化铁路的牵引供电原理、牵引变电站及接触网、其对电力系统的影响进行了讨论，提呈现阶段国内外应采取的措施，文章具有一定的指导意义。

自1879年世界第一条电气化铁路在德国柏林建成以来，电气化铁路开展疾速。

1961，年我国第一条电气化铁路宝成线的宝鸡至凤州段建成，电气化铁路开展五十多年。

随着大批客运专线、煤运通道、城际铁路等项目的开工，现代铁路对电气化的请求越来越高，估计到2020年，中国铁路电气化率可达60%。

电气化铁路有着俭省能源、运输功率大、运输成本低、车辆周转快、维修成本低、以及耗能少污染少等多方面的优点，同时，也存在挪动性和动摇性大、负序及谐波电流影响电能质量招致三相电压不均衡、波形畸变及电压闪变等问题需求处理。

1.电气化铁路概述1.1 电气化铁路牵引供电原理与传统铁路不同，电气化铁路运转的动力不是自带能源机车，而需牵引供电系统送电以提供动力。

铁路沿线有若干个牵引变电站，经降压器降压至27.5kV，再经过牵引网向电力机车供电，牵引变电站采用双线双变供电以保证供电的牢靠性，两路供电互为热备用。

机车普通为25kV单相工频交流电压，行驶在架空接触导线与钢轨之间。

电气化铁路的牵引变压器普通为单相，从电网两相受电。

牵引供电系统一次侧包括牵引变电站及接触网。

每个牵引变电站有两个供电臂，当牵引变电站停电时，两接触网臂便可经倒闸由相邻两牵引变电站供电。

1.2 牵引变电所牵引变电所是牵引供电系统的心脏，是电气化铁路的中心。

牵引变电所的主要任务是将由电力系统接入的三相高压电变为可供电力机车运用的单相交流电。

普通来说，牵引变电所内设备分为一次和二次设备，其中一次设备主要功用为完成电能的保送、变换、分配等，包括接触高压电气设备如母线、避雷器、互感器等;二次设备则请求智能化与集成化，构成牵引变电所系统，为变电所的远动控制提供可能。

牵引变电所接入国网侧为220kv或入110kv的三相交流电，将其转变为源将27.5kv的单相交流电电气列车运用。

高速电气化铁路对电力系统运行的影响宋　莹 南京工程学院电力学院摘　要：高速电气化铁路作为一种高效便捷的交通方式已被全世界各个国家所广泛采用，我国在近些年在高铁发展上有了令人瞩目的成绩，但由于其特殊的供电方式及谐波含量丰富，使得电气化铁路对电力系统中的电网运行有着较大的影响，本文通过分析高铁接触网的三个特点并结合国外的运行经验提出相应的解决方法。

关键词：电力系统　接触网　谐波　功率因数　负序功率电气化铁路具有速度快、运输能力强、供电距离长、节约能源与造价、牵引性能好等优点，因而具有广阔的发展前景，是世界以及我国铁路发展的方向，广泛地应用于铁路运输之中。

2010年全国铁路营业里程达到9万公里以上，电气化率均达到45%以上。

根据国务院批准的《中长期铁路网规划》，到2020年，我国铁路总里程将达到10万公里，其中电气化5万公里，主要干线铁路将实现电气化。

铁路电气化率约为50%，承担80%以上的运量。

其中，将建成以京沪、京广、京哈、沪涌深及徐兰、杭长、青太及沪汉蓉“四纵四横”客运专线（高速铁路）1.2万公里，客货混跑快速线路2万公里，形成我国铁路快速客运网，但由于其特殊的供电方式及谐波含量丰富对电力系统运行也有着非常严重的影响。

一、接触网对电力系统的影响目前我国高速电气化铁路采用的牵引制式是国际上较为先进的单相工频交流牵引方式。

单相牵引负荷是一种不对称负荷,接入电力系统运行时容易产生对称的负序电流和电压分量，其负序功率较大，负序电流会给电力系统运行带来很多不利的影响，如会使得电机的定子绕组过热，较大的负序分量会使得电力系统的继电保护装置动作从而切断电源造成损失。

电力机车大多采用的是全波整流的供电方式，假设平波电抗器有无限大的电感，于此同时整流变压器的线圈又无漏磁通，则其应从电网中所取用的原边电流波形应是方波，通过傅氏变换可将电流方波分解为N次谐波，故谐波含量比较丰富。

电力系统中的无功补偿方式主要是采用并联电容器组，当谐波电流叠加到电容器的基波电流上时，便会使得电容器上的有效值增大，并使得电容器本身的温度升高，甚至过热而影响到电容器的使用寿命，同时由于谐波电压的叠加可能导致电容器内部发生局部放电，使得电容器损坏，除此之外并联电容器对谐波电流还有放大的作用，装设电容器之后 ,系统谐波阻抗发生了变化 ,对于系统负荷来说既可为感性也可为容性 ,在特定谐波的作用下,并联电容器可能与系统发生并联谐振,使等效谐波阻抗达到最大值，这样就会使得电力系统中无功补偿的效率很低。