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。

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。

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。