电气化铁道电能质量分析

电气化铁路供电电能质量测试主要结果分析蔡俊锋摘要：为掌握电气化铁路供电电能质量现状，确保电网安全运行，满足电气化铁路快速发展的供电需求，进行系统研究。

文章根据向电气化铁路供电的变电站电能质量测试，就谐波、负序等主要测试数据及电气化铁路供电中的主要问题进行整理和分析。

结果表明，电气化铁路牵引负荷功率因数偏低，产生的谐波和负序分量普遍超标，劣化了电网电能质量，给电网安全稳定带来隐患，应引起高度重视并积极解决。

关键词：电气化铁路；供电电能质量；测试分析近年来我国电气化铁路发展迅猛，“十一五”基金项目：。

期间将建设新线17000km，其中客运专线7000km，既有线电气化改造1500km。

2010年全国铁路营业里程将达到9万km以上，电气化率达到45%以上。

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，使得电气化铁路对电网的影响日益突出。

电气化铁路对电网电能质量的影响及其监测进行了研究，本文重点介绍现场实测数据及分析结果。

电力系统是一个开放的公共系统，担负着向全社会提供电能的职责。

因此，在满足电气化铁路供电需求的同时，确保电网的安全稳定运行，实现铁路与电网双赢发展的目标是铁路与电力双方共同的责任。

为了掌握电网向电气化铁路供电地区的电能质量现状，进行电能质量测试，针对我国电气化铁路牵引供电的特点，选择不同供电电压、不同供电方式、不同地区、不同机车负荷等有代表性的电力系统变电站，对电能质量实测。

通过测试，掌握了目前电网和用户负荷受电气化铁路影响的基本状况，为开展后续研究提供了依据，测试数据可供管理决策部门、设计和生产单位参考。

一、供电系统供电电源电气化铁路的电能来源为电力系统变电站，通过高压输电线接收电源，可以说供电电源是由电力系统变电站以及高压输电线共同组成，供电电源包含两个方面的内容，分别为电压等级、供电方式。

电气化铁路的电能质量问题及改进措施摘要：电气化铁路具有很多非常好的优良特点，但是由于电气化铁路的工作量是非常大的，在接入电网的过程中会给供电的系统带来很大的困扰，导致很多质量上的问题发生，这对于铁路系统还有电网系统非常不利的。

本编文章将主要介绍电气化铁路再接入电网之后存在的问题以及对于问题的相关分析还有解决办法，当前我们最常用的手段就是将铁路系统出现的一系列问题进行归类还有分析，然后做出解决方案进行改进和完善。

将主要的简述几种常见问题还有相关的解决办法，并且综合性的整理比较了国内外的相关政策还有不同方式的运作模式。

关键词：电气化铁路、问题、改进办法【正文】：现如今，我国电气化铁路行业的发展是非常的快的。

电气化铁路的主要工作类型分为两种，这两种机车的工作类型不同主要是因为机车中所包含的系统不同。

电气化铁路会产生较大的电能消耗，这就会导致电路系统的问题发生，给电网的工作带来非常大的工作挑战，电气化铁路带来的问题一直备受人们的关注，所以我们一定要尽全力的解决相关问题的发生，保证高质量高效率的进行工作。

在本文章中我们会分析电气化铁路再接入中出现的问题然后对于相关的问题进行解决，对于解决的措施我们将主要的分为两大类，会通过这两类的措施来对相关的问题进行改善，会正确的认识到电路化铁路在工作的过程中出现的主要问题，然后实施共赢的局面。

一、我国电气化铁路中存在的问题电气化铁路现在处于非常快的发展之中，电气化铁路也对于我们的社会产生了很多的影响，并且在这个过程中对于自身的体系也产生了很多的问题还有对于工作中的干扰，对此我们要对于相关的问题进行探讨。

1.1波动性还有冲击性都很强在我国还有相对于发达的国家都有很多的研究数据，电气化铁路工作的工作量是非常大的，因为在工作过程中有很多的因素都会导致相关问题的产生例如车体本身的重量，车体在运行过程中出现的线路问题还有在使用是空间上面的不便利这都具有很大的波动性这会给电气化铁路在运行的过程中产生很多的不方便影响。

电气化铁路对电网电能质量的影响及治理措施1.电气化铁路带来的电能质量问题电气化铁路是当前我国重点发展的交通方式，它可以提高铁路运输能力、改进铁路运营，同时也有利于实现资源的合理分配、降低运营成本、保护生态环境等，因此，和其它牵引方式相比，电气化在铁路运输中显示出无可比拟的优越性。

国务院批准的《中长期铁路网规划》明确，到2020年，我国铁路总里程将达到100000km，其中电气化铁路为50000km，铁路电气化率约为50％，承担的运量比重在80％以上。

电气化铁路由接触网、铁道及电力机车构成，当然还包括各运行机构、指挥自动化系统及其他相关部分。

和传统的蒸汽机车或柴油机车牵引列车运行的铁路不同，电气化铁路是指从外部电源和牵引供电系统获得电能，通过电力机车牵引列车运行的铁路。

它包括电力机车、机务设施、牵引供电系统、各种电力装置以及相应的铁路通信、信号等设备。

它具有下述优点：可广泛利用多种一次能源功率大；速度高；效率高过载能力强运输成本低无烟气排放污染；可靠性好不受外界条件限制在山区和高寒地区电力机车功率发挥更好。

电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力牵引供电系统提供。

牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。

变电所设在铁道附近，它将从发电厂经高压输电线送来的电流，送到铁路上空的接触网上。

接触网是向电力机车直接输送电能的设备。

沿着铁路线的两旁，架设着一排支柱，上面悬挂着金属线，即为接触网，它也可以被看作是电气化铁路的动脉。

电力机车利用车项的受电弓从接触网获得电能，牵引列车运行。

牵引供电制式按接触网的电流制有直流制和交流制两种。

直流制是将高压、三相电力在牵引变电所降压和整流后，向接触网供直流电，这是发展最早的一种电流制，到20世纪50年代以后已较少使用。

交流制是将高压、三相电力在变电所降压和变成单相后，向接触网供交流电。

交流制供电电压较高，发展很快。

我国电气化铁路的牵引供电制式从一开始就采用单相工频(50赫)25千伏交流制。

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。

Advances in Energy and Power Engineering 电力与能源进展, 2016, 4(1), 1-8Published Online February 2016 in Hans. /journal/aepe/10.12677/aepe.2016.41001Analysis of Power Quality Issues ofElectrified Railway SystemJinhao Wang1, Long Xu1, Lei Feng1, Huipeng Li1, Xiaohui Lv2, Yonghai Xu21Shanxi Electric Power Company and Electric Power Research Institute, Taiyuan Shanxi2School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, BeijingReceived: Mar. 2nd 2016; accepted: Mar. 24th, 2016; published: Mar. 28th, 2016Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractRailway electrification has advantages such as high speed, heavy load, high energy utilization and good economic benefits. But the traction load of electrified railway is a high power, single phase and nonlinear load, its access to the grid will bring about power quality problems such as har-monics, three-phase imbalance which go against safe and economic operation of power system.Firstly after electrified railway connects to power system the characteristics of power quality are introduced in this paper. The main problems, harmonic and negative sequence caused by the trac-tion load of electrified railway, are analyzed in detail. Then, the influence of harmonic and nega-tive sequence on power system is summarized. Finally, the current measures to improve the pow-er quality of the utility grid are classified. A reference is provided for the power quality evaluation and treatment after the electrified railway connects to power system.KeywordsElectrified Railway, Power Quality, Harmonics, Three-Phase Imbalance, Evaluation, Treatment电气化铁路电能质量问题分析王金浩1，徐龙1，冯磊1，李慧蓬1，吕晓慧2，徐永海21国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原2华北电力大学电气与电子工程学院，北京王金浩等收稿日期：2016年3月2日；录用日期：2016年3月24日；发布日期：2016年3月28日摘要电气化铁路具有高速化、重载化、能源利用率高、经济效益好等优点。

电气化铁路电能质量分析摘要：随着我国现有铁路电气化改造、新建电气化铁路及高速铁路的飞速发展，必须重视研究电气化铁路负荷对电网电能质量的影响及具体的治理措施。

对于现有电气化铁路，建议在进行电能质量实测的基础上，根据谐波和负序超标的程度，对引起公共连接点谐波和负序超标的现有牵引变电站，针对不同类型的电能质量问题采取相应措施进行治理。

关键词：电气化；铁路；电能质量1电气化铁路的电能质量问题1.1负序分量对电网的影响（1）负序电压对电动机的影响。

对于异步电动机来说，正序电压产生正序电流和顺时针旋转的电磁转矩，负序电压产生负序电流和逆时针旋转的电磁转矩。

负序电压对异步电动机的运行十分不利，较小的负序电压加到异步电动机上都将会引起较大的负序电流及负序逆时针旋转的电磁转矩，直接影响异步电动机的效率，威胁其安全可靠运行，严重时甚至会烧毁电动机。

对于同步发电机来说，负序分量对发电机的影响最大的是转子的附加损耗与发热，其次就是附加振动，这些都将降低其运行效率。

（2）负序电流对继电保护装置的影响。

每列电气牵引列车对电力系统构成两相制负荷。

虽然各牵引变电站相序互相错开，整条电气铁路的三相负荷仍不能平衡，且不平衡负荷时大时小，使电气化铁路产生快速波动并能够流入电力系统各处的负序电流。

负序电流容易使电力系统中以负序分量启动的继电保护装置误动作，比如当负序电流作用时间较长时，常规的距离保护就要转入闭锁状态，使一段时间内距离保护的快速动作段退出运行；而当电气化铁路负序电流作用于解除闭锁后，此时系统发生振荡，则距离保护可能误动作跳闸。

所以，在消除负序电流影响的同时，往往会增加继电保护装置的复杂性、降低继电保护装置的可靠性。

（3）负序电流对电力变压器的影响。

由于负序电流造成三相电流不对称，使得电力变压器三相电流中有一相电流偏大，不能有效发挥变压器的额定出力，降低了其使用效率。

同时，负序电流还会造成变压器的附加能量损失，并在变压器铁芯磁路中产生附加发热，严重影响设备的运行安全。