关于电气化铁路牵引机车对濮阳电网安全的影响和对策

： 作者：刘同和 冯景稳 赵少锋

摘要：通过模拟计算电气化铁路牵引机车对濮阳电网造成的电压畸变、负序分量、电流谐波，指出应从源头治理电网谐波，希望引起有关部门的注意。

关键词： 电气化铁路 濮阳电网 牵引变电站 负序分量 负序电流

0 引言

在电气化铁路上行驶的电力机车是单相的非线性负荷，由于功率大，分布广，而且三相不对称，在其运行过程中必然会有较大的负序电流和高次谐波注入电网，从而使电能质量受到影响。山西中南部（山西长治到山东日照）电气化铁路濮阳段建成和运营以后，单相牵引整流冲击负荷将会破坏濮阳地区电力系统对称运行的状态。

本文探讨电铁负荷在用电过程中产生谐波及负序对电网的影响，提出相应的治理措施，减少电铁对电网的影响，降低电铁产生的危害

1濮阳供电区特点

濮阳供电区已形成以仓颉500kV变和国电濮热庞王电厂为主要电源支撑的220kV电网，同时通过汤阴变～濮阳变、鹤壁电厂～岳村变、濮阳变～滑县变三回220kV线路同安阳供电区、鹤壁供电区相联。

山西中南部泰电气化铁路)在濮阳地区设有2座220 kV牵引变电站，即濮西牵引站、范县牵引站。濮西牵引站的电源由濮阳和茂元两座220 kV变电站分别单回馈供，范县牵引站的电源由岳村和仲由两座220 kV变电站分别单回馈供。每座牵引站采用4台单相容量为31.5MV的单相变压器，分别组合成两组V/v接线牵引变压器。

2 牵引供电系统的组成

电气化铁路从地方引入220kv电源，通过牵引变电所降压至27.5kV送至电力机车的整个系统叫牵引供电系统。牵引供电系统由以下几部分组成：地方变电站、220Kv(110Kv)输电线、牵引变电所、27.5kv馈电线、接触网、电力机车、轨回流线、地回流线。

牵引变电所对接触网的供电有两种方式：单边供电和双边供电。接触网通常在相邻两牵引变电所的中央断开，将两牵引变电所间两个供电臂的接触网分为两个供电分区。如果在中央断开处装设开关设备，可将两供电分区连通，此处称为分区亭。将分区亭的断路器闭合，则相邻牵引变电所间的两个接触网供电分区可同时从两变电所获得电能。

3 牵引电流的性质及危害

牵引电流是波动的，在振幅、相角、谐波含量上等方面将由机车设备的型号、数量、分布及其运行状态，如正常行运、加速度、滑转与制动所决定；还受供电电路参数所影响，与有剩磁通的变压器突然连接，必然会出现较大的励磁涌流。此外机车进站停车也需要按照信号改变速度，机车电流往往在几秒钟或更短期间内从零变化到满负载，或从满负载到零。 经过模拟计算分析，受牵引站投运影响最显著的，就是提供电源的 220 kV 变电站以及并网运行的发电机组。经计算濮西牵、范县牵2座牵引站接入电网运行时，它们分别向供电站220 kV母线(公共连接点)上注入的谐波电流都超过国家标准规定的允许值，并导致了220 kV母线电压总畸变率也超过国家标准规定的允许值(2.0%)。

电铁牵引站的投入，使各个发电厂机组入口处承受负序电流。对大容量发电机组的影响较小，如庞王电厂1号机，其I2／IN值仅为0.007，对小容量发电机组的影响较大，如濮阳热电厂2号机，它的I2／IN值达到0.059。

综合背景负序和电铁牵引站投运而引起的负序电流分量，各个机组入口处的负序电流值均低于国家标准规定的允许值。但是，随着电铁运输量的不断增大，电铁牵引站引起的负序电流分量仍可能会相应增大。因此，为保证发电机组的安全运行，必须在发电机组的入口处加强对负序电流的监测和保护。

4结论

（1）由于电气化铁路牵引机车产生的三相不平衡谐波，除了会引起发电机、供电变压器局部过热，增加附加损耗，还可引起高压电缆浸渍绝缘的局部放电，以及介损和温升的增大，会干扰继电保护和自动重合闸的正常动作。

（2）铁道部门在设计、生产、运营各部门充分考虑电力牵引负荷的特殊性，在电力机车上和牵引站内对高次谐波采取消化措施，从源头上减少谐波对电网的影响。电气化铁路在三相电压不平衡和谐波方面对电力系统的影响较大，因此在电气化铁路的规划和建设阶段，可在多个牵引变电站采用换相的方式将电气化铁路接入电力系统。铁路调度尽力使电力机车均匀运行，以有效利用换相措施抑制负序电流的增加，

参考文献：

[1]贺家李、宋从矩.电力系统继电保护原理[M].中国电力出版社.（1994）.

[2]林海雪、孙树勤．电力网中的谐波[M]．北京：中国电力出版社.1998．