關(guān)于電氣化鐵路牽引機車(chē)對濮陽(yáng)電網(wǎng)安全的影響和對策

： 作者：劉同和 馮景穩 趙少鋒

摘要：通過(guò)模擬計算電氣化鐵路牽引機車(chē)對濮陽(yáng)電網(wǎng)造成的電壓畸變、負序分量、電流諧波，指出應從源頭治理電網(wǎng)諧波，希望引起有關(guān)部門(mén)的注意。

關(guān)鍵詞： 電氣化鐵路 濮陽(yáng)電網(wǎng) 牽引變電站 負序分量 負序電流

0 引言

在電氣化鐵路上行駛的電力機車(chē)是單相的非線(xiàn)性負荷，由于功率大，分布廣，而且三相不對稱(chēng)，在其運行過(guò)程中必然會(huì )有較大的負序電流和高次諧波注入電網(wǎng)，從而使電能質(zhì)量受到影響。山西中南部（山西長(cháng)治到山東日照）電氣化鐵路濮陽(yáng)段建成和運營(yíng)以后，單相牽引整流沖擊負荷將會(huì )破壞濮陽(yáng)地區電力系統對稱(chēng)運行的狀態(tài)。

本文探討電鐵負荷在用電過(guò)程中產(chǎn)生諧波及負序對電網(wǎng)的影響，提出相應的治理措施，減少電鐵對電網(wǎng)的影響，降低電鐵產(chǎn)生的危害

1濮陽(yáng)供電區特點(diǎn)

濮陽(yáng)供電區已形成以倉頡500kV變和國電濮熱龐王電廠(chǎng)為主要電源支撐的220kV電網(wǎng)，同時(shí)通過(guò)湯陰變～濮陽(yáng)變、鶴壁電廠(chǎng)～岳村變、濮陽(yáng)變～滑縣變三回220kV線(xiàn)路同安陽(yáng)供電區、鶴壁供電區相聯(lián)。

山西中南部泰電氣化鐵路)在濮陽(yáng)地區設有2座220 kV牽引變電站，即濮西牽引站、范縣牽引站。濮西牽引站的電源由濮陽(yáng)和茂元兩座220 kV變電站分別單回饋供，范縣牽引站的電源由岳村和仲由兩座220 kV變電站分別單回饋供。每座牽引站采用4臺單相容量為31.5MV的單相變壓器，分別組合成兩組V/v接線(xiàn)牽引變壓器。

2 牽引供電系統的組成

電氣化鐵路從地方引入220kv電源，通過(guò)牽引變電所降壓至27.5kV送至電力機車(chē)的整個(gè)系統叫牽引供電系統。牽引供電系統由以下幾部分組成：地方變電站、220Kv(110Kv)輸電線(xiàn)、牽引變電所、27.5kv饋電線(xiàn)、接觸網(wǎng)、電力機車(chē)、軌回流線(xiàn)、地回流線(xiàn)。

牽引變電所對接觸網(wǎng)的供電有兩種方式：?jiǎn)芜吂╇姾碗p邊供電。接觸網(wǎng)通常在相鄰兩牽引變電所的中央斷開(kāi)，將兩牽引變電所間兩個(gè)供電臂的接觸網(wǎng)分為兩個(gè)供電分區。如果在中央斷開(kāi)處裝設開(kāi)關(guān)設備，可將兩供電分區連通，此處稱(chēng)為分區亭。將分區亭的斷路器閉合，則相鄰牽引變電所間的兩個(gè)接觸網(wǎng)供電分區可同時(shí)從兩變電所獲得電能。

3 牽引電流的性質(zhì)及危害

牽引電流是波動(dòng)的，在振幅、相角、諧波含量上等方面將由機車(chē)設備的型號、數量、分布及其運行狀態(tài)，如正常行運、加速度、滑轉與制動(dòng)所決定；還受供電電路參數所影響，與有剩磁通的變壓器突然連接，必然會(huì )出現較大的勵磁涌流。此外機車(chē)進(jìn)站停車(chē)也需要按照信號改變速度，機車(chē)電流往往在幾秒鐘或更短期間內從零變化到滿(mǎn)負載，或從滿(mǎn)負載到零。 經(jīng)過(guò)模擬計算分析，受牽引站投運影響最顯著(zhù)的，就是提供電源的 220 kV 變電站以及并網(wǎng)運行的發(fā)電機組。經(jīng)計算濮西牽、范縣牽2座牽引站接入電網(wǎng)運行時(shí)，它們分別向供電站220 kV母線(xiàn)(公共連接點(diǎn))上注入的諧波電流都超過(guò)國家標準規定的允許值，并導致了220 kV母線(xiàn)電壓總畸變率也超過(guò)國家標準規定的允許值(2.0%)。

電鐵牽引站的投入，使各個(gè)發(fā)電廠(chǎng)機組入口處承受負序電流。對大容量發(fā)電機組的影響較小，如龐王電廠(chǎng)1號機，其I2／IN值僅為0.007，對小容量發(fā)電機組的影響較大，如濮陽(yáng)熱電廠(chǎng)2號機，它的I2／IN值達到0.059。

綜合背景負序和電鐵牽引站投運而引起的負序電流分量，各個(gè)機組入口處的負序電流值均低于國家標準規定的允許值。但是，隨著(zhù)電鐵運輸量的不斷增大，電鐵牽引站引起的負序電流分量仍可能會(huì )相應增大。因此，為保證發(fā)電機組的安全運行，必須在發(fā)電機組的入口處加強對負序電流的監測和保護。

4結論

（1）由于電氣化鐵路牽引機車(chē)產(chǎn)生的三相不平衡諧波，除了會(huì )引起發(fā)電機、供電變壓器局部過(guò)熱，增加附加損耗，還可引起高壓電纜浸漬絕緣的局部放電，以及介損和溫升的增大，會(huì )干擾繼電保護和自動(dòng)重合閘的正常動(dòng)作。

（2）鐵道部門(mén)在設計、生產(chǎn)、運營(yíng)各部門(mén)充分考慮電力牽引負荷的特殊性，在電力機車(chē)上和牽引站內對高次諧波采取消化措施，從源頭上減少諧波對電網(wǎng)的影響。電氣化鐵路在三相電壓不平衡和諧波方面對電力系統的影響較大，因此在電氣化鐵路的規劃和建設階段，可在多個(gè)牽引變電站采用換相的方式將電氣化鐵路接入電力系統。鐵路調度盡力使電力機車(chē)均勻運行，以有效利用換相措施抑制負序電流的增加，

參考文獻：

[1]賀家李、宋從矩.電力系統繼電保護原理[M].中國電力出版社.（1994）.

[2]林海雪、孫樹(shù)勤．電力網(wǎng)中的諧波[M]．北京：中國電力出版社.1998．