电力机车负荷特性研究

电力机车负荷特性研究

发表时间：2018-04-13T16:43:39.307Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：王书征[导读] 摘要：为掌握电气化铁路供电电能质量情况，本文对电力机车运行中产生的谐波给电网带来的影响进行了分析。

（南京工程学院电力工程学院江苏省南京市 211167）摘要：为掌握电气化铁路供电电能质量情况，本文对电力机车运行中产生的谐波给电网带来的影响进行了分析。根据电气化铁路牵引供电系统的工作原理，利用PSCAD/EMTDC建立了电气化铁路外部供电电源、牵引变压器、牵引网和电力机车的仿真模型，并得到与实测数据基本相符的仿真结果，仿真和实测结果表明，电气化铁路牵引供电系统含有大量的谐波和负序分量，劣化了电网电能质量，应引起高

度重视并积极解决。

关键词：电力机车；牵引供电系统；电能质量；PSCAD/EMTDC 1 引言

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的同时，向电网注入谐波和负序电流。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[1-3]。

电力机车运行时对电网的具体影响包括：a．电能质量下降；b．负序分量使发电机中产生负序同步转矩，导致附加震动；使电动机中产生制动转矩，影响出力；增加变压器能量损耗和铁芯磁路的发热。c．增加系统功率损耗，干扰通讯设备的正常运行；d．造成继电保护装置的负序参量启动元件频繁启动，也可能造成相差高频保护和发电机负序电流保护故障[5-6]；e．谐波可能引起电感、电容谐振，并放大共振，威胁电网安全。

电气化铁路存在的这些电能质量问题与电力机车的负荷特性密切相关，本文利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了包括外部供电电源、牵引变压器、牵引网和电力机车在内的牵引供电系统的仿真模型。并结合电气化铁路现场实测数据，对牵引供电系统的电能质量问题进行了仿真研究，得到与实测数据基本相符的仿真结果，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，为采取有效的电能质量治理措施提供依据。

2 牵引供电系统仿真模型的建立

机车牵引供电系统是由外部电源、牵引变电所、牵引网和电力机车等组成的，其结构如图1所示。因此，只有建立起电力机车，牵引网和牵引变压器的模型，才能真正的研究清楚电气化铁路的电能质量问题及其对电力系统的影响。下面对电气化铁路牵引供电系统的各组成部分分别进行建模。