電氣化鐵路與電力系統(tǒng)的聯系和影響

　　這篇電力工程師論文發(fā)表了電氣化鐵路與電力系統(tǒng)的聯系和影響，電氣化鐵路是當代最重要的一種鐵路類型，沿途設有大量電氣設備為電力機車提供持續(xù)的動力能源。電力機車本身不帶有電能，所需電能由電力牽引供電系統(tǒng)提供。論文將電氣化鐵路接入電力系統(tǒng)后的影響做簡要分析。

　　關鍵詞 電力工程師論文,電氣化鐵路;電力系統(tǒng);諧波

　　1 電氣化鐵路基本情況

　　1.1 電氣化鐵路的特點

　　牽引供電系統(tǒng)主要是由牽引變電所和接觸網(或供電軌)組成。變電所設在鐵道附近，它將從發(fā)電廠經高壓輸電線或高壓輸電纜送過來的電流送到鐵路上空的接觸電網或鐵軌旁邊的供電軌道中，接觸網或供電軌則是向電力機車直接輸送電能的電氣設備，電力機車通過集電弓或導電車輪從接觸網或供電軌中獲得所需電能[1]。

　　1.2 電氣化鐵路與電力系統(tǒng)的聯系

　　電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)對供電電網來說，會使得電力系統(tǒng)負荷狀態(tài)非常高，在引起牽引網電壓波動的同時，也使得供電系統(tǒng)電能質量下降，如果不采取措施，還會導致機車動力下降，直接導致電氣化鐵路運行效率低下，從鐵路運行和電力系統(tǒng)運行的角度看，都會造成經濟損失。

　　2 電氣化鐵路對于電力系統(tǒng)的影響

　　2.1 對旋轉電機的影響

　　電氣化鐵路有著單相交流供電的特性，這種特性使得電機的轉子、定子都會發(fā)熱，增加損耗，引起機組的震動，且轉子、定子又屬于電機的重要部件，如果在運行時過熱就容易發(fā)生損壞或者其他故障，帶來很嚴重的后果[2]。

　　2.2 對輸電線路的影響

　　電氣化鐵路在行過程中，其產生的諧波是影響輸電線路最主要的因素。單相電流產生的諧波，如果頻率高，則會發(fā)生電力系統(tǒng)諧波共振，有的時候還甚至會放大諧波，很大程度上會增加諧波網損。負序電流同時也會對電力系輸電線路產生影響，其損害相對于諧波較小，因為其在經過電力線路時不會做功，只會對電力系統(tǒng)正常運行產生影響。

　　2.3 負序電流對電力系統(tǒng)的影響

　　電力系統(tǒng)中，負序電流會引發(fā)精密繼電保護設備誤動。而電力機車往往為是單相的大負荷，在一定的時間一定的路段，會使得電網三相不平衡且難以調節(jié)，產生較大的負序電流。在實際運行中，由于電氣化鐵路負序電流超標，常常導致附近小發(fā)電機組頻繁跳閘，不能就近并網。只有通過降低繼電保護裝置可靠性，同時增加復雜性，才能消除負序電流對電力系統(tǒng)的干擾。

　　2.4 諧波對電力系統(tǒng)的影響

　　通常電力機車生產運行中，諧波含量是其非常重要的一個性能指標。因為在電力系統(tǒng)中，諧波電流對其運行有非常大的影響。諧波會使無功補償電容器組發(fā)生諧振，破壞電容器。同時電氣化鐵路系統(tǒng)中，最主要的諧波源由是電力機車帶來的，這會讓電力系統(tǒng)就近的電壓產生很大的變化，這種電壓的變化還會對附近的通信線路產生影響。而且電力機車具有很低的基波功率，是電牽引系統(tǒng)的感性負載，而諧波出現的頻率越高，其總功率就越低。

　　2.5 對變壓器的影響

　　電氣化鐵路運行會產生諧波電流，而變壓器在諧波電流的作用下，損耗會增加，絕緣介質在損耗增加、溫度升高時，老化速度變快，使得其絕緣性降低。如果諧波出現的概率不斷增加，再加上低壓配電柜內，電纜導體截面積大，趨膚效應越明顯，會導致導體的交流電阻增大，使得低壓配電柜內電纜允許通過的電流減少，降低了輸電效率。低壓配電柜存在諧波時，投入電容器后其端電壓增大，通過電容器的電流就增大，電容器損耗功率增加[3]。

　　3 減少電氣化鐵路對電力系統(tǒng)影響的措施

　　3.1 降低、限制負序電流

　　負序電流會造成電力系統(tǒng)較大波動，所以為了減少單相負載的負序問題，從選擇設備的角度出發(fā)，可選用優(yōu)質的阻抗匹配平衡變壓器或 SCOTT變壓器;從鐵路部門管理的角度出發(fā)，可以通過科學的調度，有計劃的安排列車車次，均勻平衡單相負載，從列車運行的方面減輕負序電流;從電力系統(tǒng)方面，可以合理統(tǒng)籌安排引站的供電電源，這樣可以有效減少負序電流過于集中的現象，還可以通過增加主供電源和備用電源供電量，起到降低和限制負序電流的作用。

　　3.2 諧波防治措施

　　電氣化鐵路對電力系統(tǒng)造成較為嚴重的問題是由電氣化鐵路運行是產生的諧波造成的。降低諧波對電力系統(tǒng)造成的損害，可以采取以下兩種方法：一是鐵路部門可以淘汰諧波含量過高的電力機車，購置技術更加先進、諧波含量較低的機車，例如擁有更加科學和先進PWM技術的機車，從源頭上降低諧波，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。二是通過外設裝備補償或者抑制諧波，減少諧波出現的頻率，當前諧波造成的主要影響是諧波過大，通過補償或抑制諧波源產生的諧波，可以有效減小諧波，減少電氣化鐵路諧波源對負荷點或負荷部件的傷害[4]。

　　4 結束語

　　由此可見，電氣化鐵路對電力系統(tǒng)的影響不能忽視，同時由于電力機車相比內燃機車有更強的運力優(yōu)勢，相同規(guī)模下電氣化鐵路的運輸能力遠超過非電氣化鐵路，成為現代化鐵路的主流類型，所以電氣化鐵路對電力系統(tǒng)的影響同時也是我們不能回避的問題。電氣化鐵路負荷對電力系統(tǒng)的影響極其復雜，它不但與其復雜的結構、容量大小有關，而且還與電力鐵路運輸量、運行時長、運行環(huán)境及當地電力系統(tǒng)有很大的關系。因此有效的將電力系統(tǒng)受到電氣化鐵路的影響降到最低，需要從多個方面進行綜合考量，包括電力系統(tǒng)的容量、結構，鐵路的運輸量、運行方式等，根據每個地方電氣化鐵路和電網系統(tǒng)的具體情況，來采取具符合實際的處理方法，這樣才能將電氣化鐵路對電力系統(tǒng)的影響降到最低，有效提高電氣化鐵路的運行效率和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　參考文獻

　　[1] 李雪峰.電氣化鐵路對電力系統(tǒng)影響的分析研究[J].通信電源技術，2015，32(4)：215-216，240.

　　[2] 林海雪，周勝軍.電氣化鐵路的諧波標準問題[J].中國電力，1999，32(9)：55-58.

　　[3] GB/T14549-93.電能質量公用電網諧波[S].北京：中國標準出版社，1994.

　　[4] GB755-2000.旋轉電機定額和性能[S].北京：中國標準出版社，2000.

　　推薦閱讀：《安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報》(季刊)創(chuàng)刊于1999年，是安徽電力職工大學主辦的以反映本校科研和教學成果為主的學術理論刊物，是我校開展國內外學術交流的重要園地。

轉載請注明來自發(fā)表學術論文網：http://www.zpfmc.com/dzlw/17855.html