论文部分内容阅读
摘 要：近年来，随着科学技术的发展，我国电气化铁路得到空前发展，推动我国整个铁路运输业取得很大的进步。本文概述了电气化铁路供电系统和电气化铁路对电力系统的影响，并简单分析了改善不良影响的策略，旨在推进我国电气化铁路进一步发展，仅供参考。
关键词：电气化铁路；供电系统；电力系统；影响；策略
电气化铁路系统在不断更新和完善，但是其对电力系统的不利影响也更加明显。因为电气化铁路系统中的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负序电流及谐波电流，威胁电力系统运行的安全性和平稳性。
一、电气化铁路供电系统概述
（一）牵引供电系统。电气化铁路电能供给主要依靠牵引供电系统，该系统主要包括接触网和牵引变电站。接触网中带回流线的直接供电方式主要应用于普速电气化铁路中，自耦变压器供电方式主要应用于高速电气化铁路中；牵引變电站根据接触网供电性能和牵引负荷的情况以及铁路的电气化区段，在铁路沿线设置多个距离相同的牵引站，供电采取双线双变的供电方式，并且每个牵引变电站拥有两个供电臂，如果有一个变电站出现供电故障，则通过接触网的网臂在相邻变电站的作用下完成供电，此时会对行车速度产生影响，但不会导致停运，如进行合理调度，必然会减少不良影响。
（二）牵引变压器接线方式。目前，国内使用的牵引变压器接线方式主要是单相接线、SCOTT接线和阻抗平衡接线等。单相接线其操作简单、容量利用率可达到百分之百，我国牵引变电站中多采用此种变压器，运行过程中增大了牵引变电站供电半径，但是其负序电流产生概率较大，给电力系统电能质量带来不利影响；SCOTT变压器具有两臂，如果其配合自耦变压器供电方式，增加的供电半径会超出单相接线时增加的距离，但是SCOTT造价成本较高；阻抗匹配平衡接线变压器是由我国自主研发的，并且在中性点接地系统作业中，工作人员对电流和电压进行调整，使得两相或者三相变换达到平衡状态。
二、电气化铁路对电力系统的影响
（一）负序电流对电力系统的危害。在电气化铁路运行过程中，会产生负序电流，出现不对称运行现象，限制发电机出力，影响发电机的正常运行。电力系统中的继电保护装置主要由负序分量控制，当受负序电流影响时，装置会出现错误，常规距离保护可能会处于闭锁状态，严重时距离保护会退出运行。另外，变压器也会受到负序电流的影响，导致三相电流中一相增大，影響变压器的额定出力，降低了变压器的附加量，使得变压器中的铁芯磁路附加发热。并且如果送电线路存在负序电流，其自身不做功，但会损失电能，以此导致网损增加，进而影响电力系统中送电线路的输送能力。
（二）谐波电流对电力系统的危害。谐波电流对电力系统的影响主要集中在以下三个方面：第一，如果谐波电流作用于计量设备和仪表，并且设备和仪表受电压波形控制，则谐波电流必然会引起计量误差，降低计量准确性；第二，谐波电流过大时，电气设备会出现过热或者超负荷现象，而且在一定的条件下会产生谐振现象；第三，变压器是谐波的源头，也是谐波传送的主要路径，当出现谐振现象时，会严重损害变压器，当变压器采取全星型接线模式，并且绕组中性点接地，电网中分布较大的电容，则会加大谐振现象发生的概率。
三、改善电气化铁路对电力系统不良影响的策略分析
（一）解决负序电流和谐波电流措施。在具体变电站设计中，相关单位及技术人员要重点考虑如何解决负序电流和谐波的问题。第一，电气化区段牵引变电站换相来减少负序电流注入到电力系统中；第二，通过安装滤波器来抑制谐波，但是还会有部分谐波电流进入到电力系统中，所以要配合其他措施，达到有效抑制谐波电流的目的；第三，机车本身是产生无功电流与谐波电流的主要源头，工作人员可将三次谐振电容补偿电路设置在机车牵引绕组上，每辆机车设置4组，有效吸收谐波电流，此外也可根据机车无功大小情况，设置相应的谐振补偿装置，保证电能质量，有效降低谐振现象发生的概率。
（二）优化牵引供电方式。为了减少事故的发生以及降低对系统的影响，铁路部门在采取轮转换相接入方式接入系统时，还需要在供电系统中接入外部电源，充分利用电力系统电能承载力。在电网结构比较薄弱的地区，当负序电流具有明显的临时性或者过渡性时，通过切换电网中某一段的线路或者变压器的投入与退出，进而对系统中负序电流分配情况实现改变。另外，铁路部门还应该在电气化铁路外部电源的变电站安装设置线路保护装置，并不断调整线路距离保护震荡闭锁模式，以突出快速复位功能为主，确保当发生冲击负荷等情况时，距离保护能快速进入保护状态。
（三）设置无功补偿装置。在电气化铁路牵引变电站中，如果没有机车通过，变电站会向电网发送无功。所以，电气化铁路牵引变电站应选择动态补偿的模式，引进无功补偿技术和装置，比如三相动态无功补偿装置、单相固定补偿兼滤波装置，结合变电站实际情况，共同治理无功补偿和谐波电流，保证电力系统的安全运行。
四、结语
综上所述，电气化铁路推动了电力需求的增长，而电力系统安全、平稳的运行也给电气化铁路发展奠定了坚实基础。所以，相关部门必须采取有效措施，引进先进技术，加强对负序电流和谐波电流等的治理工作，推动我国电力系统和电气化铁路共同发展。
参考文献：
[1]姚彦东.电气化铁路供电系统及其对电力系统的影响[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2017，04：189-190.
关键词：电气化铁路；供电系统；电力系统；影响；策略
电气化铁路系统在不断更新和完善，但是其对电力系统的不利影响也更加明显。因为电气化铁路系统中的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负序电流及谐波电流，威胁电力系统运行的安全性和平稳性。
一、电气化铁路供电系统概述
（一）牵引供电系统。电气化铁路电能供给主要依靠牵引供电系统，该系统主要包括接触网和牵引变电站。接触网中带回流线的直接供电方式主要应用于普速电气化铁路中，自耦变压器供电方式主要应用于高速电气化铁路中；牵引變电站根据接触网供电性能和牵引负荷的情况以及铁路的电气化区段，在铁路沿线设置多个距离相同的牵引站，供电采取双线双变的供电方式，并且每个牵引变电站拥有两个供电臂，如果有一个变电站出现供电故障，则通过接触网的网臂在相邻变电站的作用下完成供电，此时会对行车速度产生影响，但不会导致停运，如进行合理调度，必然会减少不良影响。
（二）牵引变压器接线方式。目前，国内使用的牵引变压器接线方式主要是单相接线、SCOTT接线和阻抗平衡接线等。单相接线其操作简单、容量利用率可达到百分之百，我国牵引变电站中多采用此种变压器，运行过程中增大了牵引变电站供电半径，但是其负序电流产生概率较大，给电力系统电能质量带来不利影响；SCOTT变压器具有两臂，如果其配合自耦变压器供电方式，增加的供电半径会超出单相接线时增加的距离，但是SCOTT造价成本较高；阻抗匹配平衡接线变压器是由我国自主研发的，并且在中性点接地系统作业中，工作人员对电流和电压进行调整，使得两相或者三相变换达到平衡状态。
二、电气化铁路对电力系统的影响
（一）负序电流对电力系统的危害。在电气化铁路运行过程中，会产生负序电流，出现不对称运行现象，限制发电机出力，影响发电机的正常运行。电力系统中的继电保护装置主要由负序分量控制，当受负序电流影响时，装置会出现错误，常规距离保护可能会处于闭锁状态，严重时距离保护会退出运行。另外，变压器也会受到负序电流的影响，导致三相电流中一相增大，影響变压器的额定出力，降低了变压器的附加量，使得变压器中的铁芯磁路附加发热。并且如果送电线路存在负序电流，其自身不做功，但会损失电能，以此导致网损增加，进而影响电力系统中送电线路的输送能力。
（二）谐波电流对电力系统的危害。谐波电流对电力系统的影响主要集中在以下三个方面：第一，如果谐波电流作用于计量设备和仪表，并且设备和仪表受电压波形控制，则谐波电流必然会引起计量误差，降低计量准确性；第二，谐波电流过大时，电气设备会出现过热或者超负荷现象，而且在一定的条件下会产生谐振现象；第三，变压器是谐波的源头，也是谐波传送的主要路径，当出现谐振现象时，会严重损害变压器，当变压器采取全星型接线模式，并且绕组中性点接地，电网中分布较大的电容，则会加大谐振现象发生的概率。
三、改善电气化铁路对电力系统不良影响的策略分析
（一）解决负序电流和谐波电流措施。在具体变电站设计中，相关单位及技术人员要重点考虑如何解决负序电流和谐波的问题。第一，电气化区段牵引变电站换相来减少负序电流注入到电力系统中；第二，通过安装滤波器来抑制谐波，但是还会有部分谐波电流进入到电力系统中，所以要配合其他措施，达到有效抑制谐波电流的目的；第三，机车本身是产生无功电流与谐波电流的主要源头，工作人员可将三次谐振电容补偿电路设置在机车牵引绕组上，每辆机车设置4组，有效吸收谐波电流，此外也可根据机车无功大小情况，设置相应的谐振补偿装置，保证电能质量，有效降低谐振现象发生的概率。
（二）优化牵引供电方式。为了减少事故的发生以及降低对系统的影响，铁路部门在采取轮转换相接入方式接入系统时，还需要在供电系统中接入外部电源，充分利用电力系统电能承载力。在电网结构比较薄弱的地区，当负序电流具有明显的临时性或者过渡性时，通过切换电网中某一段的线路或者变压器的投入与退出，进而对系统中负序电流分配情况实现改变。另外，铁路部门还应该在电气化铁路外部电源的变电站安装设置线路保护装置，并不断调整线路距离保护震荡闭锁模式，以突出快速复位功能为主，确保当发生冲击负荷等情况时，距离保护能快速进入保护状态。
（三）设置无功补偿装置。在电气化铁路牵引变电站中，如果没有机车通过，变电站会向电网发送无功。所以，电气化铁路牵引变电站应选择动态补偿的模式，引进无功补偿技术和装置，比如三相动态无功补偿装置、单相固定补偿兼滤波装置，结合变电站实际情况，共同治理无功补偿和谐波电流，保证电力系统的安全运行。
四、结语
综上所述，电气化铁路推动了电力需求的增长，而电力系统安全、平稳的运行也给电气化铁路发展奠定了坚实基础。所以，相关部门必须采取有效措施，引进先进技术，加强对负序电流和谐波电流等的治理工作，推动我国电力系统和电气化铁路共同发展。
参考文献：
[1]姚彦东.电气化铁路供电系统及其对电力系统的影响[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2017，04：189-190.