电气化铁路负荷对电网电能质量的影响

高速电气化铁路对电力系统运行的影响作者：宋莹来源：《经营管理者·上旬刊》2016年第12期摘要：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。

电气化铁路对电力系统的影响分析摘要：二十一世纪后科学技术快速发展，铁路的发展逐步变得电气化，增加了电气化铁路运营里程。

就其对电力系统产生的影响分析，电气化铁路具有很强的波动性与移动性，其负荷最突出的特点就是最大功率单相整流带冲击，正是因为这个特点让其接入到电网后电力系统中产生了大量三相不平衡的谐波与负序电流，因而直接影响了电力系统运行的可靠性与稳定性，给电流系统正常运行产生威胁，还可能造成较大经济损失。

为此，接下来本文就电气化铁路对电力系统的影响这个课题进行如下论述，之后提出改善措施。

关键词：电气化铁路；电力系统；影响对我国而言，铁路与电力建设属于一项重要的基础设施，近年来我国经济快速发展，铁路建设事业同样得到跨越式发展，在此背景下电气化铁路在国家铁路建设中发挥着不可替代的作用[1]。

供配电工程的支持是电气化铁路发展的基础，然而就当前我国电气化铁路供配电工程分析仍然存在诸多问题，在此背景下国家铁路建设应高度重视提高电气化铁路的可靠性与安全性。

在此背景下笔者结合相关经验就这个问题进行分析。

一、电气化铁路对电力系统的影响1.对电气系统产生的影响1.1发动机涡轮发电机转子属于较为敏感的一个部件，由于涡轮发电机转子的负温升与谐波与定子相比更大，因此过热就会对转子组件的安装产生影响，且顺序反向电流流过发动机后就会出现法相磁场[2]。

反向此项出现反向同步转矩问题，反向同步转矩出现附加震动。

此外，其还会让电动其出现噪声与振动，长时间的振动很容易损坏机械。

对靠近牵引站以及远离电源的异步电动机需要将定子绕组缠绕在敏感的位置，具有制造方便、价格便宜等特点，对部分大功率、转速低的机械设备等则可以应用同步电机。

1.2输电线路当前阶段我国在线运行的电力发动机的负荷以单相大功率整流负荷为主，运行过程中随意性较强，导致出现大量的负序电流与谐波，之后其通过牵引变电站进入到电力系统中，无形中增加了电力系统的损耗，造成巨大的能量损失，容量利用率不断降低，这一定程度上直接影响电网电能质量，并不利于电力系统稳定、经济甚至是安全运行。

【 要】 摘 随着广珠铁 路和广珠轻轨铁路的建设 ， 电气化铁路和 牵引供 电将对 电网的运行和维护造成 一定 的影响。 由于 牵引供 电系统 的特
殊性 ． 波电流 、 谐 谐波电压以及无功功率的消耗将严重影响 电力系统的稳定性 ， 下面就 牵引供 电的影 响因素进行论 述 ， 最后对 牵引供 电中谐 波
３ 加强对电气化铁路谐波危害性 的认识及加强监督管 理涉 及电网安全稳定运 行和广大用 户利益的重要 的工 作 ．随着广珠铁路 和广珠轻轨接人工 程的 日益 临 近． 我们应高度重视 。 采取必要措施加强对这项工作的组织领导 。 当 应 组织专门团队 ． 究处理 电气化铁路谐波管理和治理 中的可 能出现的 研 重大问题 ． 以确保对 电气化铁路谐波管理工作顺利进行。 ３ 提前介入 ． 预控 ． ２ 做好 对电气化铁路谐 波管理 和治理工作 ． 涉及 电网安全稳定运行 和广 １ 电气化铁 路牵引供电 系统对电网的影响 因素 大用户利益 ， 我们设计 、 、 发规 生技 、 安全 、 调度 、 电等有关业务部 门 ， 用 １１ 谐 波 影 响 ． 必须要求业 主方 提供准确 的电气 化铁路谐波 的计算 和谐波抑制措 施 电气化铁路一 般采用两相一地的运行方式 ． 牵引机车又是单相大 和解决方案 。 功率整流负荷 ． 其用 电会产生大量 的谐 波与负序 。 如不能 在电气化铁 ３ 加强监管 ． ． ３ 全程监控 路牵 引变 电站得到及 时治理 。 将注入 电力 系统 。 影响全 网 ． 波及用户 。 谐波与负序是电能质量的两项指标 我们应加强对电气化铁路谐 由于 电气化铁路牵 引机车沿铁路移动用电 ． 其产生的危害性远 比其他 波与负序的检测工作 ． 并将其纳入正常 的电能质量监督体 系进行 考核 任何谐波源设备更为严重 ． 为广泛 。 更 据不完全统计 ， 自电气化铁路投 管理 ， 将其 纳入供用电合 同。 以便为今后 电能质 量监督 、 电气化铁 路 运三 十多年 以来 ．电铁谐波 与负序已引发过 ２ ０ Ｗ 发 电机 跳闸 ， ０Ｍ 山 谐波 的治理 、 电气化铁路谐波危 害事件 的分析提供法律的依据 今后 ， 西、 河南 、 贵州等 电网大面积停 电或系统解 列 ， 网产生局部谐 振 ， 电 发 电网发生安全运行事故或重大电气设备损坏事故 时． 要把 电气化 铁谐 电机转子损 坏 ． 继电保护非正常频 繁启 动 ． 用户 电动 机和电容器大量 波作为重要的诱发原因加 以分析 确系 电气化铁路谐波负序造成的 对 烧坏 ， 小火电厂不能就近并 网等一系列的危害 ， 使社会 、 电力部 门和用 事故 ． 我们要依法追究 户蒙受 了巨大的经济损失 『 ２ ＿ ３ 要加强电气化铁路对 电网产生其他干扰与影响问题的研 究 ． ４ １ 无 功 影 响 ． ２ 电气化铁路是专线双 电源供 电的用户 ． 一方面它对供 电可靠性提 电气化铁路牵引机车是单相大功率电感负荷 ． 消耗大量的无功功 出了较高的要求 ， 另一方面它对 电能质量 、 电保护及 自动装 置、 继 电能 率． 功率因数很低 ． 而且牵 引负荷变化极大 ． 出现最大和最小运行方式 计量准确性 、 系统无功补偿等产生 严重干扰与影 响 ． 不仅直接威胁 到 的频率 多 ． 大运行方式多 台机车 同时启动时无功缺额 大 ， 最 出现 比较 电网安全 ． 而且增加我们预防的工作量 和投入 。 对此 ． 我们必须认 真研 多 的欠补偿 ． 小运 行方式无机车通过 时 ． 最 牵引变 电站 的无 功补偿会 究予 以解决 。 避免采用降低保 护灵敏度或退 出保护等方式来消除电气 注入 电网 ， 如果不采取措施及时治理 ， 将严重影 响电网电能质量 。 化铁路对继电保护的干扰 与影响 ： 要研究采用频带特性适合 电气化 铁 路计量用的 电能表 ， 以利提高电能计量准确性 。 ２ 电气化铁路牵引供 电谐波抑制及无功补偿的原则 ３ 谐波抑制和无功补偿 的技术措施 ． ５ ２１ 电气化铁路 谐波的治理原则 ． 在牵引变电站装设先进 的谐波抑制和无功补偿装置 电气化铁路 电气化铁路是公用 电网的一个用户 电气化铁路用 电必须严格遵 牵引负荷变化极大 ， 在轻载时形成无功倒送进相无功 。必须 在谐 波源 守《 电力法》 电力行政法规和 国家为公用电网制定的技术标准 。对谐 头牵引变电站加装先进的谐波抑制装置和无功补偿装置如 Ｌ 、 ｃ调谐 滤 波问题应依法治理 ， 国家标准治理 ． 依 我们应公平对待一切用户 ． 在治 波器 、 静止无功补偿器 ｆ ｃ或是有源 电力滤波装 置ｆＰ 或 Ｓ Ｃ￣ 源 ｓ ） ｖ ＡＦ Ｖ） 理上不搞双重标 准。对 电气化铁路谐波应坚持谁产生谁治理 。 谁危害 滤波器装 置 ， 即由电力 电容器 、 电抗器和电阻器适 当组合而成 的滤 波 谁负责的原则。为从源头对 电气化铁路谐波进行有效治理 ， 凡新建的 装置 ［ ５ ］ ｃ 电气化铁路供电工程在可行性研究阶段 ． 应要求业主方同步进行谐波 防止电气化铁路注入 电网的谐波出现局部放大的问题 电力 系统 问题 的研究 ． 出谐 波治理方案 的有关 文件 ． 提 并将 以文件作 为可行性 运行方式改变而出现最小运行方式 时． 必须充分估计 电气化铁路产 生 研究报告 的组成部分一 报我局生技及规划 、 计部 门、 设 调度 中心等有 的干扰与影 响对 电网安全运行 的威胁 ． 系统频率特性 变化时 ． 在某些 关部 门审批 。 条件下可能和系统发生谐 振或产生谐波放大 ． 引发事故 静止无 功补 ２ 电气化铁路 无功 的补偿原则 ． ２ 偿器虽然可 以根据无功功率需求量 自动进行补偿 ． 适合抑制快速变 化 无功功率按照分层 分区的控制原则 ． 力求 就地平衡 ． 不得 向电网 的畸变负荷（ 如电力机 车） 所产生 的电压波动和闪变 ． 但是 也必需注 意 注入无功。牵引变电所应充分发挥无功补偿设 备的调压作用 ． 切实做 它们 自身所产生的谐波影 响 好无功补偿设备投切管理 。 保证电压在控制范围内运行。牵引变电所 主变高压侧功率 因数应保持在 Ｏ ５以上 用户所安装 的电力 电容器 ４ 结 论 ． ９ 组， 应根据电网实际存在 的情况 ， 采取加装串联电抗器等措施 ， 防止投 电气化铁路具有速度 快、 运输能力强 、 节约能源 、 牵引性 能好 等优 切 电容器过程 中发生谐波放大 ． 电力设 备安全运行＿ 保证 ４ ＿ 。新建 电气 点 ， 随着珠 三角一体 化建设和公共 交通建设的 紧迫性 ， 电气化铁路 及 化铁路供电工程 必须有谐波抑制及无功补偿措施 ． 并与工程实行 同时 牵引供电必将得到越来越 广泛 的应用 。由于电气化铁路 的负荷特殊 ． 设计 、 同时施工 、 同时投运 的“ 同时” 三 原则。 所产生 的谐 波、 不仅影响到 电铁 牵引站的供 电可靠 性 ． 负序 对当地 电

浅谈我国电铁牵引负荷负序电流危害及改善措施摘要：由于电气化铁路的电力机车是移动性的单相整流带冲击的负荷，当其接入电网运行时，在电力系统中将产生较大的谐波和负序分量，如不采取措施加以治理，将对电气设备及电力系统的安全经济运行造成严重的威胁。

分析我国电铁牵引负荷负序电流危害，概述我国电力牵引现行电能质量改善的措施。

关键词：电铁牵引负荷、负序电流、危害、改善措施一、电铁牵引负荷负序电流对电力系统危害（一）对同步发电机的危害负序电流对发电机影响最大的是转子的附加损耗与发热，其次就是附加振动。

在电力系统中三相平衡时即三相电流为零时，发电机定子三相电流所产生的旋转磁场与转子转速相同，均为同步转速，而且方向也一样，所以定子旋转磁场与转子旋转磁场相对静止。

在这种情况下，发电机转子励磁绕组中只有正常的励磁电流。

但是当系统中存在有负序电流时，负序电流与正序电流的作用却截然不同。

负序电流流过发电机定子绕组时将产生负序旋转磁场，其转速与转子的转速相同，均为同步转速，但方向与转子的旋转方向相反。

相对于转子而言，转速为同步速的2倍。

这种负序旋转磁场以2倍的速度直接扫过转子绕组和转子本体表面，从而在转子励磁线圈、阻尼线圈及转子本体中感应出2倍同频率的电势，并引起涡流。

涡流将引起励磁线圈、阻尼线圈及转子其他部分的附加发热，产生额外的热量和能量损失。

同时，由于负序旋转磁场感应出来的电流频率高，集肤效应较为严重，这个电流极不容易渗透到转子的深处，而集中在转子本体利各个部件的表面。

负序旋转磁场在转子方面所感应出来的2倍工频环流直接越过汽轮机转子的槽楔与齿，以及槽楔和齿与护环的许多接触面。

而这些地方的接触电阻较高，可能出现局部高温现象，会降低转子部件金属材料的强度和线圈绝缘强度，尤其护环在转子本体上嵌装处的局部发热是特别危险的。

因为护环是应力最大的部件．其机械强度稍有消弱，就可能引起严重的后果。

单相电铁牵引负荷，引起发电机的不对称运行。

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。

２
杜 习周等 ： 电气化铁路负荷对河南电网电能质量 的影响
２ １ 年第 ２期 ０１
谐振 现象 。 振 频率 的谐 波 电流会 放 大 。谐 波 电流 谐
析． 测试 结果 可归 纳为 以下几个 方 面 。 ２１ 牵引 站注入 的谐 波电流 ．
越 大 ， 功功 率 越大 ， 率 因数 越低 ； 波 电流波 形 无 功 谐
其 中韶 山型 机 车为交 一 型机 车 ，整 流桥 脉 动 数 为 直
失 败 、 电 站 直 流充 电模 块 烧 毁 、 户侧 保 护 误 动 变 用
２ 电铁谐 波 主要 是奇 次谐 波 ， 谐 波含 量 大 。所 有 ， 且
作跳 闸等故 障 。因此 ， 电气 化铁 路负 荷 的大量接 入 ，
ｔ ｅ ｅ ｅ ｔｉ ｅ ａｌ ｙ ｔａ ｔ ｎ ｌ ａ ｅ ａ ｓ ｆ ｉ ｉ ｇｅ ｐ ａ ｅ ｏ ｅ ａｉ ｎ，ｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｓ ｐ ｌ ｌ ａ ｈ ｌ ｃｒｆ ｄ ｒ ｉ ｉ ｗａ ｒ ｃ ｏ ｏ ｄ ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｓ ｓｎ ｌ－ ｈ ｓ ｐ ｒ ｔ ｉ ｔ ｏ ｒ ｃｉ ｒｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ，ｏ ｄ ｉ ｆ
带来 严 重 的 电能 质量 问题 ， 电网安 全稳 定 运行 面 临
牵 引站 电铁谐 波 电流均存 在 超标情 况 ， 中 ３至 ｌ 其 ３
次 的谐 波含 量较 大 ， 次谐 波 电流 占基 波 电流 百分 各
风 险 。
含量 的最 大值与平 均值 如表 １ 所示 。通过 与 中 国电
摘 要 ： 路 电 气化 具 有 运 输 能 力 大 ， 合 能 源 利 用 率 高 ， 能 减排 等 明 显 优 点 ， 着 科 学技 术 和 国 民经 济 的 快 速 发 铁 综 节 随

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。

力高等专科学校 电气工程及其 自动化专业 ， 高级 工程师 ，
从事信息通信调控工作 ； 刘毅敏 （ １ ９ ７ ４ 一） ， 男 ，山西 阳泉人 ， ２ ０ ０ ９年毕业于太原理
工大学 电力 系统及其 自动化专业 ， 高级工程师 ， 从事信息 通信调控工作 ；
赵文华 （ １ ９ ８ ９ 一 ） ， 女 ，山西晋城人 ， ２ Ｏ ｌ １ 级太原理工大学
如
气化铁路负荷不断增加，该负荷在电网负荷 中所 占
比重越 来越 大 ，给 电力 系统安 全稳 定运 行 带来 了隐
患 ，因此对 电气化铁路负荷的研究分析十分重要。
１ 电气化铁 路负荷
随着经 济 的发展 ，科 学 的进 步 ，山西 省部 分地 区 电网 中的不 可控 负荷所 占比重越 来越 大 ，负 荷 的 性 负 荷不 断增 加 ，严重 影响着 电力 系统 的安 全稳 定
图 １ 电气 化 铁 路 负荷 增 长情 况
电气化 铁路 负荷 的 改变 随着铁 路 运输 计划 而 改 变 ，该类 负荷很 难长久 维持不变 ，经常会在短 时间 内
调控难度增大 ；尤其是类似电气化铁路负荷的冲击 从 零 负荷变 化 为满负 荷 ，或从 满 负荷 快速 降 至零 负 荷 ；电气化铁路负荷一般来说 ，相同工作 １ ３的最大 运行 ，因此 ，对电气化铁路的电力负荷进行研究分 负荷 和最 小负 荷不 可确定 ，１ ｄ之 内负荷 变化 很 大 。 析就 显 得 十 分重 要 ｌ ｌ ｌ 。图 １ 是 山西 某地 区近 几 年 电 通过研究分析 ，电网负荷 的波动性会 由于电气化铁 气 化 铁路 负荷 的增 长情 况 。 路负荷的不确定 陆增大 ，影 响电力系统安全稳定运行 。
关 键 词 ：电 气化铁路 ； 负荷特 性 ；周期 性 ；波动 性 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｍ７ １ ４ 文 献标 志码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ６ ７ １ — ０ ３ ２ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ — ０ ０ ２ ８ — ０ ３

电气化铁路负荷特性分析和计量方案分析【摘要】随着我国电气化建设工程的快速发展，为人们的生活和工作带来了很大程度上的方便。

但是电气化铁路在一定程度上是会对电力系统产生一定的危害。

因此，在本文中，可以对电气化铁路负荷特性进行全面的分析，并建立有效的计量算法，制定科学有效的计量方案，以此提供准确有效的电能计量装置方案，保证电气化铁路的准确性。

【关键词】电气化铁路；负荷特性；计量方案随着电力技术的快速发展和科学技术的迅速提高，使我国电气化铁路得到了迅速的发展。

在进行电气化铁路运行过程中，通常需要将高次谐波电流注入电力系统中，会在一定程度上影响了电力系统的电压波形。

在影响了电力运行系统时，会对电网安全和经济运行产生一定的危害，并且也需要制定科学合理的电能计量方案，以此保证电气化铁路的准确性。

1 电气化铁路的影响以及负荷特点（1）电气化铁路对电网波形的影响。

在电气化铁路中注入高次谐波电流，会对电网波形产生一定的影响。

电气化铁力对电网波形产生的影响，使得电网波形发生畸变的现象，而在电网电压电流的信号中，使信号也不再是周期正弦信号，没有具备一定的平稳性。

在对其进行分析时，电气化铁路会对电力系统谐波产生一定的影响，通常出现污染的现象，由于多次谐波的组合。

在组合的多次谐波中，主要是奇次谐波。

（2）电气化铁路符合的特点。

在电力系统中，电气化铁路是其主要的不平衡负荷和谐波源负荷。

在电气化铁路中，通常是采用单相电力牵引，作为电力机车。

当出现不对称的电流时，会对电力系统中的对称运行条件造成一定的影响，使运行条件出现损坏的现象，导致电力系统的负序分量大幅度增加。

其次电力机车主要是整流型负荷，它会产生多次的谐波，并且注入电网中。

在交流侧方面，电力机车会产生全部的频次谐波，并包括基波。

当产生负序分量和谐波时并注入电网，从而会对电力系统产生严重的影响。

在电气化铁路中，电气牵引网的特点主要包括：用电量大、通常分布在较广的铁道线，并覆盖在广泛的公用供电区等。

浅析 电气化铁路对 电网的影响及对策研究
张 震 ， 张道 国２
（． １ 国核 电力 规 划设 计研 究院 ， 京 １０ ３ ； 北 ００ ２
２ 电力工程咨询院有限公司， ． 山东 济南 ２０ １ ） ５ ０３
摘 要： 电气化铁路 牵引负荷是波动性很大的 大功 率单相整 流 负荷 ， 消耗 电能的 同时向 电力 系统 注入 大量 的 在
与 就业指导讲座 纳人 素质学分考核 ， 充分调动学生积极 性。 实行平时（ ０ ３ ％）＋能 力 （ ０ ）＋考 试 （ ０ ） ３％ ４ ％ 的结构 性考
核， 期末考试采用试卷法 和 口试 法 ， 试卷一般 以开卷考试为
主。
［］ ３ 谢爱林． 大学生职 业生 涯规 划教 育 的 日常渗 透 ［］ 论 Ｊ．
好 的基础 ， 而培养出更多 的社会 主义合格人才 。 从
参 考 文 献
［］ ４ 闫静 ， 张莉． 理想求职与职 业生 涯规 划 ［ ． Ｍ］北京 ： 时 新
代 出版 社 。０ ５ ２０ ．
［］ ５ 丁旭 ， 王磬 ， 大 学生职 业生 涯规划教 育 学科 建设 刍 等． 议 ［ ］社 会科 学论坛 ，０８ （ ） Ｊ． ２ ０ ，５ ． ［ ］ 曼 ， 良涛． ６赵 喻 大学生全 程职业 生涯规划 与职业能 力培 养体 系建 设 论 纲 ［ ］ 劳动 、 业和 社 会 保 障， ０６ Ｊ． 就 ２０ ，
从整个 供电网络来看 ， 近年来 随着 电气化 线路 的不 断 增 长和电力系统容量 的增加 ， 负序 电流对 系统 的影响得 使 到缓解 ， 但是从单个变 电站来看 ， 为电气化 铁路 负荷 的电 作
［］ ３ 臧宏志 ， 安 ， 兵． 车组 投运 对 电 网电能 质量 的 吴成 赵 动 影响 ［］ 山 东电力技术 ， ０ ，６ ． Ｊ． ２ ７（） ０

电气 化铁 路牵 引负荷 是移 动 、 幅值 变化 大 而 又频 繁 的特 殊 负
荷， 它是一 个典 型的 日波动 负荷 ， 有短 时 冲击 负 荷 、 平衡 负 荷 具 不 特 性 ， 时含有 丰 富 的谐 波 ， 一 个谐 波 电流 源 。 电气 化 铁 路 对 同 是
电网的影 响主要 是 负序和 谐波 电流 两项影 响 的综合 。
跨世纪
２０ ０ ８年 ９月 第 １ 第 ９期 ６卷

Ｃｏｓ ｅｔｒ ，ｅ ｔ ｅ ２０ ， ｏ １ ，Ｎ ． ｒｓ Ｃ ｎｕｙＳ ｐｅ ｒ ０ ８ Ｖ １ ６ ｏ９ ｍｂ
・２ ３ ・ ３
电气化 铁 路 对 电网影 响分 析
董晓晶 冯 迎春
（ 宁夏 电力设计 院 ， 宁夏 ， 银川 ，５ ０ １ ７ ００ ）
动， 而是 正确动 作 ， 为 保护 不 动 作 ， 电 机 电容 器 有 可 能 损 坏 。 因 发
至 于线 路 、 压 器 、 差 保 护 与 自动 装 置在 谐 波影 响 下 动作 或 拒 变 母 动 ， 属 于不正 确动作 。 则 １ ５ 对 电能计 量的影 响 ． 对 电气 化铁 路 而 言 ， 波功 率 为 其 有 基 效功 率 ， 波功 率为其 向电 网注 入 的有 害功 率— —谐 波 网 损 。 目 谐 前常 用 的电能 计量 表 计 为 ： 应 式 电 能表 、 感 电子 式 电 能 表 。感 应 式 电能表 的频 率范 围狭窄 ， 所计 量 的 电能值 是 基波 电能 与各 次谐
波 电能 的“ 部分 ” 量之 和 。电子式 电能 表在 Ｉ Ｈｚ以内频 响特性 矢 ｋ
１ １ 对 发 电机 的影响 ．
① 汽 轮 发 电机 转 子 为敏 感 部 位 ， 为 汽 因

ｉ １ ｝ 『 Ｉ
ｌ Ｅ Ｕ
ｔ ｌ） （ｎ ｍ 量 最大 时 母 线 电压波 形
４ ． ８０ ４ ． ９ ． ４ ． ９ ． ４ ． ９ ． ４ ． ４ ０ ９ ９ ． １ ７ １ ５ ２ ５０ ２ ４０ ０ ０ ０ ３ ３ ３ ２０ ４ １ ９ ０ ０
（ ３次谐 波 电流有效 值 变化 曲线 ）
ＩＳｍａ ＝１ ． Ａ ｓ ｘ ２８
＾ ｆ， １
ｆ ． ｊ
Ｉ
ｌ Ｉ
一
ｉ１ ｌ
ｌ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ 蝴． ｆ ．Ｉ【 Ｌ Ｉ｜ Ｖ … ｆＩ
月 ¨， Ｊ ｆ Ｊ
ｉ 『． Ｉｆ １ ｒ ＿
５ 次谐波电流通过电铁供电专线流人瓦亭 、
系统。 在电
气机车取用的基波电流为最大值时， 由瓦亭 Ｉ 回注入瓦亭变电 所 的 ３５７ 、、 次谐波电流分别达到了 大值， 超过了允许注入值 图 ５为 、 、 ． 和 和 ） 。 的最
测量期间 Ｐ 一 ｓ ２电能质量分析系统捕捉 母线 电压 波形及
图 ３ 瓦亭变 电所 为
母 线 ３ ５７次二相 电压 畸变 、、
（） ５
年～
年宝 中电铁测试统计结果 年～ 年全部测试数据 。由于
率的连续变化 曲线 。 从图中可 以看 到 ３ ５ 次谐波 电压畸变 、、 率随电铁负荷 的变化而变化 ， ３次谐波分量为主导分量 。 图 为瓦亭变电所 电铁线路 ３５ 、、次二相谐波电流的连
Ｉ 一肌
ｆ Ｉ ‘ — ｌ ｆ
Ｉ
ｔ ｉ （ｎ ｍ ）
４ ． ８ １ ７ １ ６ ２ ５ ２ ４ ３ ３ ３ ２０ ４ ＿ ９ ． ９０ ９ ． ４ ． ９ １ ４ ． ９ １ ４ ． ９ ． ４ ｌ ４ ００ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０

电气化负荷对地区电网的影响范文随着经济的发展和科技的进步，人们对电力的需求越来越大。

电气化负荷是指在一个地区内使用电力的总量，包括居民用电、工业生产用电、商业用电、交通用电等各个方面。

与此同时，地区电网承担着供电任务，将电力输送到各个用户端。

由于电气化负荷的增加，地区电网的运行和管理面临着诸多挑战和困难。

本文将分析电气化负荷对地区电网的影响，并提出相应的解决办法。

首先，电气化负荷增加给地区电网的发电能力带来了压力。

随着人们生活水平的提高，用电需求不断增加。

而电厂的运行和发电能力是有限的，无法实时跟上电气化负荷的增长。

因此，电气化负荷的增加会导致电力供应不足或分配不均，影响到用户的正常用电。

此外，如果电气化负荷超过了地区电网的供电能力，还可能引发电力故障、停电等问题，给用户带来不便和损失。

其次，电气化负荷增加对电网的输电线路造成了冲击。

随着用户需求的增加，地区电网需要建设更多的输电线路来满足电力的传输需求。

然而，由于地域限制和环保要求等因素，建设新的输电线路面临着许多困难和阻碍。

因此，电气化负荷增加使得现有的输电线路运行紧张，容易造成电网拥堵和线路损坏。

一旦发生线路故障，将会造成电力传输中断，给用户用电造成不利影响。

再次，电气化负荷增加对地区电网的稳定性提出了更高的要求。

电力系统的运行和管理需要保持系统的安全稳定。

然而，电气化负荷增加会导致电网处于过载运行状态，使得电网的稳定性受到威胁。

例如，高峰时段用户用电集中，电气化负荷陡增，可能导致电网电压波动剧烈，甚至引发电网失稳。

为了保证电网的稳定运行，地区电网需要采取有效的措施来应对电气化负荷的增加，如调整电力供应策略、加强电网监测和维护等。

针对以上问题，应采取以下措施来应对电气化负荷增加对地区电网的影响。

首先，加大电力建设投资，提高发电能力。

政府和企业应当重视电力建设，加大投资力度，建设新的发电厂和扩大现有发电厂的规模，提高发电能力，以满足日益增长的电气化负荷需求。

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。

电气化铁路供电系统及其对电力系统的影响摘要：电气化铁路凭借它们的高速运输、重载和环保优势,这就是铁路事业发展的趋势。

本文重点深入分析了高速电气化铁路对于我国电网的主要影响,对于当前我国高速铁路运输电气化工程建设的未来发展、供电管理模式及其对于我国电力系统的主要影响问题作出了简要综述。

关键词：电气化铁路；供电系统；电力系统前言电气化铁路在技术上不仅具有铁路交通和输运量大、速度快、运费少、能源消耗低、受到自然条件影响较小等六大特点,并且同时具备显著的微观市场经济和宏观社会效益,这一点是当前推动我国现代铁路交通建设与经济发展的重要主体。

同时,由于全线电气化的中国铁路机车牵引传动负载系统是一种采用带有大电流功率的大型单相高压整流器的负载,它在正常工作时将会具有极强的负载移动性和频繁的负载波动性,所以负载产生的带有负序和谐性或波性的电流将可能会对各个牵引电网间的连接接受到点和该接触点的电力输出量和电能系统质量运行造成不利的直接影响。

1电气化铁路供电系统概述电气化铁路供电系统主要由主动牵引变电所及被动接触网部分组成。

来自架空高压铁路输电系统线路的架空高压电电流经过高速牵引电动变配电所电路进行直流降压或通电整流后,送至高速铁路上的架空高压接触网,电气电动机车则通过平滑电气线路的弓电路进行高压受控供电,牵引电动机车可以继续高速行驶。

供电划分方式电压划分一般为直流稳压供电[1]。

2电气化铁路供电系统负荷特性2.1负荷波动频繁由于铁路旅客运输流量主要分布在不同的运输地区、不同类型旅行团的时段千差万别,铁路运输的具体组织者为了充分适应运输旅客的不同需要,就不同相应问题制定了不同的旅客编组、不同时段跟踪旅客间距的铁路火车票等运输旅客解决问题方案。

2.2牵引负荷大,可靠性要求高客运特快城际专线开行旅客列车日均运行量和速度高,高峰期间开行旅客列车流量大和密度较大。

空气阻力系数是一种伴随着级数速度比的变化而不断呈现出几何性的并随级数速度变化而不断增长,列车的使用牵引力主要目的是为了能够克服空气阻力而继续运行,牵引力的载重量相对负荷较大。

据， 在此 基 础上 进 行了 分析 评 估。 ２ 研究思路 、 模型和方 法
电气 化铁路 的牵 引供 电系统主要 由牵引变电
所、 分 区亭及 牵引 电 网组成 。牵 引 网额定 电压 为 ２ ５
黎湛等 ６ 条铁路干线 ， 在“ 十二五” 期间还有德保至 靖西铁路 、 南广铁路 、 沿海铁路 、 黎钦铁路 、 玉林至
ｋ Ｖ单相 ， 最高运行电压为 ２ ７ ． ５ ｋ Ｖ 。 牵引变压器高压 侧一般受 电于 １ １ ０ ｋ Ｖ或 ２ ２ ０ ｋ Ｖ电力系统。牵引变 电所主变压器低压侧单相接地，另外两相为两侧单 相 供 电壁 的 电源 。 本课 题首先收集了现有广西 电气化铁路牵引 变压器参数、 各条电气化铁路电力机车参数以及广 西电网规划期系统规模和运行方式等数据并在南
础上计算得到 了广西 电网“ 十二五” 及远 期的 负序 电流 电压及各 次谐波 电流电压 ， 并据此对 电能质量进行评估 ， 以指
导 开展 电气化 铁 路 相 关技 术 的研 究工 作 。 关键词： 广 西电网； 电 气化铁 路 ； 电能质 量
中国分类号： Ｔ Ｍ７ １ ５
文献标 识码： Ｂ
文章编号 ： １ ０ ０ １ － － ４ ０ ８ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ４ ８ — ０ ５
１ 前言
广西 电网处于南方电网中部 ， 目前 已形成 ５ ０ ０ ｋ Ｖ为 主 网架 、 ２ ２ ０ ｋ Ｖ为支 撑 的省级 电 网 。截 止
２ ０ １ ２年 底 境 内管辖 湘 桂 、 黔桂 、 焦柳 、 益湛 、 南昆 、
潮 流和谐 波潮流 的相互 影响 ， 精 度高 ， 缺 点是 方程维
测量设备 、 通讯设备都会产生不 良影响［ １ １ 。因此 ， 研

性受谐 波 影响 如果 导 致保 护 误 动 ， 对 系统 产 生 严 会
图 ２ 龙 电容 基 波 电压 上 ， 仅 使 不 电容 器 电压有 效值 增 大 ， 可 能使 电压 峰 值 大大 增 还
大， 导致 电容器 损 坏 ； 在某 些 条 件 下 ， 联 电容 器 还 并 会对 谐 波 电流 进行 放大 ， 不仅危 害 电容器 本身 ， 而且 还危 害 电 网中的 电器 设 备 ， 重 时会 破 坏 电网 的正 严 常运 行方 式 。据数 据 统 计 ， 由于谐 波 而 损 坏 的 电气 设备 中 ， 电容 器 占 ６ ％ 。 ０ ２ ３ 谐 波和 负序分 量对 计量装 置 的影 响 ． 计 量仪 表 的误 差 主 要反 映 在 电能 表 上 ， 目前 用
从 上 分析得 出牵引站 负荷 对河 源 电网 的危害 主 要体 现在 负序 电流 和谐 波对 电 网的影 响 。
负荷 为单相 大功率 整 流负荷 ， 有如 下特 点 ¨ 具 ：
定南
定 南 下 行
／ 口
２ 谐 波 和 负 序 分 量 对 河 源 电 网变 电站 装 置 的 影 响
应型 电能表 对谐 波 具有 下 降频 率 特 性 ， 即对 同样 大 小 的功率 ， 电能 表反 映基波 功率 的转速 ， 随谐 波次 数
的增 大而减 小 ； 电子 式 电能表 受 电能 质 量指 标 影 响 产生 的误 差要较 感 应 型 电能 表 小 得 多 ， 其误 差 主要
源来 自其 出入 模块 。在 结构 设 计 上 ， 电能 表输 入 模
＼ 口
— —
２ １ 谐 波和负序 分 量对保 护装 置 的影 响 ．
口 ＼
和平 和平
（ ）谐波 导致 主变差 动保 护不 正 常启动 但不会 １ 误动 。变 压器 的差 动保 护通 常都采 用 突变量 作为起 动 判 据 。北 京 四方 Ｃ Ｌ型 主 变 差 动 保 护 采 用 相 电 Ｓ 流采 样值 的突变量 作 为 起 动 判 据 ， 而南 瑞 继 保 Ｒ Ｓ Ｃ