电气化铁路对电力系统的影响分析

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。

1.3电力变压器

谐波电流进入到变压器绕组后会发生额外的损耗，使得某些部件如外部硅钢板温度过高或局部过热，一定成速度加快了变压器老化的速度，甚至还会降低了使用寿命。同时，还会造成三相电流不对称的问题，若最大一相电流超过允许的载值或达到额定值时，两相电流比该值小，降低了变压器的容量[3]。负序电流还会让变压器附加电能受损，且其载变压器铁芯磁路中出现附加发热的问题。此外，三相电源系统反向电流不平衡问题也会使得变压器出现额定输出不足的问题，即降低变压器的容量。

1.

谐波对电流系统的影响

谐波对电流系统也会产生诸多影响，还会引起谐振甚至让无功功率损坏。就电力牵引系统分析，电力机车属于重要的谐波，其谐波含量属于比较重要的一个电气性能指标。电力机车基本功率较低，其属于电力牵引系统中的一个感性负载，谐波的存在一定程度上降低了总功率因数。

网络节点在电力系统中都是互相交错的，其中，无功功率流、高次谐波以及有功功率流在传输过程中以光速传到系统中，传递了较大的力量，甚至还可能引发重大灾难事故。因此为了促进其经济、稳定、安全运行，需要结合具体要求在系统中配置各类通信系统以及自动控制系统，从而形成控制子系统与信息系统。

子系统电气系统主要用于电气系统中传递信息，观察与控制电力系统，便于发生事故后采取应急措施。自从电气系统诞生之后控制子系统与信息系统就成为电气系统的重要一部分内容，对电网的稳定、安全以及可靠性等均产生不同程度影响，还有可能出现严重的问题，如缩短设备使用寿命，增加功率损耗等[4-5]。

1.

对铁路运输产生的影响

电气化铁路网的低功率因素、高谐波含量以及负序连续性都会直接影响电气化铁路发展。电气化铁路的电力牵引属于没有能量的电力机车，且从电牵引系统中得到所需的能量。无论是接触网还是牵引力站都是牵引力供应系统设计的内容，变电站位置通常在铁路线附近，在高压传输路线中将电力从工厂直接输送到铁路线附近，通过高压传输路线将电力从工厂输送到铁路线上的悬链线中。就电气化铁路分析，其属于现代化的一种运输方法，与传统的铁路相比更具经济与技术优势。但是由于电力机车供电方式以外部供电为主，并不需要自己的电源，因此可以达到降低轻质量的作用。所以，每个轴在相同负载下增加了机车功率与牵引力，提高了运行速度，运输能力也得到相应的提高，达到节能降耗的作用。从能源消耗角度分析，铁路运输属于一级能源消耗，因此必须要科学选择牵引方式。

二、电气化铁路对电力系统影响的改善措施

1.有效抑制谐波电流

谐波电流的抑制也是相当重要的，要想达到预期目标可从以下几点着手：第一，通过变电器进行多脉冲化，降低谐波含量与谐波次数，有效降低流入系统的谐波电流。第二，发挥整流变压器的作用，通过绕组移项控抑制高次谐波[6]。第三，将铁路中的电气化铁路供电与生活用电分离开来，将电气化铁路牵引转变为专线供电。第四，将相应的源滤波器安装于电力机车中，促进供电臂负载达到平衡。

1.

设置无功补偿装置

目前阶段电气化铁路在牵引变电站中没有机车通过时变电站也会通过电网发送无功。因此，就电气化铁路牵引分析，变电站中的无功补偿应考虑变电站牵引的情况，之后结合谐波电流与无功补偿等因素实施动态的补偿方法，保障电力系统的可靠性与安全性。

1.

降低负序电流

要想达到限制负序电流甚至是降低负序电流的目标，需要做好几个方面工作：第一，科学安排线路上的运行列车，保证被分布在电气化铁路沿线的负载的均衡性[7]。第二，注意变压器的应用问题，尽量选择对称效应较高且专用的变压器，让变电所负载可以达到均衡状态。第三，科学安排牵引站的供电电源，除了要给每个供电电源设置一个主电源之外还要保证每个供电电源都具有备用电源，避免牵引站存在负序电流过于集中的问题。

结束语

电力系统安全稳定运行一定程度上有利于我国电气化铁路的快速发展。上文中笔者分析了电气化铁路对电力系统影响，由此可知需要采取一定的措施改善这个问题。之后笔者从有效抑制谐波电流、设置无功补偿装置以及降低负序电流三个方面论述，取得了一定的改善效果，进一步改善了电气化铁路对电力系统造成的不良影响，促进我国电力系统与电气化铁路均得到不同程度的发展。

【参考文献】

[1]李雪峰. 电气化铁路对电力系统影响的分析研究[J]. 通信电源技术, 2015, 032(004):215-216,240.

[2]刘洋. 电气化铁路对电力系统影响的分析研究[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2015, 005(034):2835-2836.

[3]何顺江, 韩淳. 电气化铁路对电力系统影响的分析研究[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2015, 000(035):736-736.