電氣化鐵路對電力系統(tǒng)的影響與對策

朱二中

（上海鐵路局南京供電段,南京 210000）

電氣化鐵路對電力系統(tǒng)的影響與對策

朱二中

（上海鐵路局南京供電段,南京 210000）

在電氣化鐵路中，其牽引負荷是一種大功率的單相非線性負荷，它具有不對稱和波動的特點并由此產(chǎn)生的負序和諧波等一系列問題對電力系統(tǒng)造成一定的影響。本文從諧波，負序電流，功率因數(shù)，電壓波動等方面入手，通過分析它們產(chǎn)生的原因及相應的危害，利用解析計算和PSCAD實例仿真進行比較，找出解決措施，最終確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

電氣化鐵路；電力系統(tǒng)；諧波；負序電流；PSCAD仿真

0　引言

隨著我國工業(yè)化的腳步不斷加大，我國電氣化鐵路近年來飛速發(fā)展，它的運量已占鐵路總運量的70%。隨著牽引負荷的不斷增多，它在整個電力系統(tǒng)負荷中的比重也不斷加大。因此，它對電力系統(tǒng)的影響也更明顯。那么，如何全面，客觀地分析電氣化鐵路對電力系統(tǒng)的影響，并針對不利影響提出相應的抑制措施，從而使電力系統(tǒng)免于受到電氣化鐵路牽引負荷所帶來的沖擊，是我們面臨的重要議題。本文將從諧波，負序，功率因數(shù)，電壓波動等方面研究電氣化鐵路對電力系統(tǒng)造成的影響，并通過分析計算和PSCAD進行仿真，最終提出改進措施和建議，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。

1　電氣化鐵路對電力系統(tǒng)的影響

總的來說電氣化鐵路對供電系統(tǒng)的影響存在4個方面的問題：諧波；三相不平衡(即負序電流的影響)；功率因數(shù)低；電壓波動大。我國目前在線運行電力機車是一種單相大功率整流負荷，而且運行具有很大的隨機性，這樣在運行過程中就會產(chǎn)生大量的諧波與負序電流，其通過牽引變電站，就會注入電力系統(tǒng)。這不僅使電力系統(tǒng)損耗增大、能量損失增加、降低容量利用率，同時也對電網(wǎng)電能質(zhì)量造成一定的影響，威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟運行。

1.1 諧波的影響

作為牽引供電系統(tǒng)中一處較大的諧波源，電力機車因其類型不同，產(chǎn)生的波形畸變不同，因此諧波含有率也不同。諧波電流的大小同時也與基波電流有關(guān)，而基波電流決定于牽引負荷，依據(jù)經(jīng)驗可用公式表示為:；式中I1為基波電流，In為n次諧波電流，n為諧波次數(shù)。

1.2 負序電流的影響

圖1　SS4型電力機車接入牽引網(wǎng)對供電系統(tǒng)影響仿真圖

圖2　為電力機車工作時電流狀況

圖3　為電力機車內(nèi)部電機工作時電壓狀況

圖4　為反饋回牽引變電站的電流中含有的諧波狀況

負序電流產(chǎn)生影響的大小取決于兩方面：一是電力系統(tǒng)設(shè)備容量大小和運行方式；二是牽引供電系統(tǒng)的負荷大小和運行方式。

1.3 電力牽引負荷的功率因數(shù)

電力牽引負荷多為感性負荷，因此其功率因數(shù)一般較低。線路上運行的整流型電力機車的平均功率因數(shù)約為0.8～0.85。除此以外，由于牽引網(wǎng)本身帶有阻抗，受其影響牽引負荷網(wǎng)上的有功和無功損失之比遠小于1,這又要降低功率因數(shù)一到五個百分點。同理，由于受到牽引變壓器阻抗的影響,牽引變電站高壓側(cè)的功率因數(shù)還要降低0.05左右。

1.4 電壓波動

依據(jù)電氣化鐵路的特點可知，其負荷多為單相、移動、幅值頻繁劇烈變化的特殊負荷。列車每天按準后執(zhí)行。實踐教學過程做到了計劃、大綱、指導教師、考核的落實，通過校級、院級督導、學生評教等環(huán)節(jié)監(jiān)控教學，由于有完整的實踐教學制度保障體系，實踐教學質(zhì)量效果良好。

實踐教學過程需要不斷的完善改進，目前存在的問題如下：

（1）部分實驗課程中，存在設(shè)計性實驗偏少，綜合性實驗偏少，驗證性實驗偏多，演示性實驗偏多的問題。

（2）專職實驗人員偏少，目前實驗教學人員不僅完成實驗教學，還要完成繁重的理論教學工作。缺少專職實驗人員不利于實驗室設(shè)備的維護、保養(yǎng)、運行。

（3）加強實驗教材建設(shè)，編寫、出版實驗教材。

（4）建立科學、完整的實驗教學評價體系，重視實驗教學，促進實驗教學質(zhì)量提高。

（5）實驗室開放是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的有效途徑，專職實驗人員不足，無法保障實驗室課外時間的開放時間。

5　結(jié)論

實驗教學示范中心的高效運行、開放運行需要教師付出大量的精力與時間，在實驗教學中心職權(quán)范圍內(nèi)，如何制定合理可行的考核和激勵機制，發(fā)揮正向的導向作用是重點和難點。采用適合示范中心運行管理的三級管理主任負責制的管理模式，適當規(guī)定各級的權(quán)限和職責，發(fā)揮下級積極性；在中心職權(quán)范圍內(nèi)制定科學、合理、可行的中心考核與激勵機制；開放導向的中心運行機制，由封閉式管理轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放式管理。

[1]郝魁紅.我國本科教學評估體系構(gòu)建及高校自我評估機制研究[J].高教發(fā)展與評估,2013,29(05):104-108.

[2]高潔,高冰等.“航空電機及電氣傳動”課程機輔教學實踐[J].電氣電子教學學報,2014(10):67-69.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.150

校級教研課題CAUC-ETRN-2015-59