電氣化鐵路與電能質量的那些事兒

上海來揚電氣科技有限公司是一家專門集生產、銷售、服務于一體的多元化企業，公司主要產品有試驗變壓器、直流高壓發生器、直流電阻測試儀、兆歐表、串聯諧振、回路電阻測試儀、電纜故障測試儀、變壓器變比測試儀、變壓器介質損耗測試儀等，我公司擁有20多項產品，也是電力檢修儀器的骨感型生產企業，熱忱歡迎社會各界的大力支持。

到2013年，我國高速鐵路運營里程達到11 028 km，居世界*位。目前我國鐵路完成的旅客周轉量、貨物發送量、貨物周轉量、換算周轉量居世界*位。可以說，我國高速鐵路的建設，無論列車高運行速度、行車密度，還是供電負荷大小，都達到世界*。改革開放以來，中國電力工業的發展也取得了舉世矚目的成就。無論是高速鐵路、重載鐵路，還是城市軌道交通都采用電力牽引，因此，軌道交通的發展離不開電力工業的發展，軌道交通的發展又拉動了電力工業的發展。

我國電氣化鐵路采用單相工頻交流制，接入公用電網。因采用換相接入方式，牽引變電所出口和分區所處均設置電分相。電分相造成列車速度和牽引力損失，列車過分相引起暫態過程對安全運行產生不良影響。同時，由于使用電力系統三相中的兩相分別通過供電臂向電力機車供電，為不對稱負荷，造成三相不平衡，即負序。

我國以前普遍使用的交直型電力機車都是采用相控方式，正常工作時功率因數較低。當導通角不同時，其諧波含量變化較大。相控機車3次諧波電流含有率達到21 %，5次為10 %，7次為5 %，9次為3 % 左右。目前我國廣泛采用的交直交型電力機車由于采用了PWM整流方式，功率因數接近1，與交直型機車相比諧波含量大大降低。另外，交直型電力機車已于2006年停產，雖然目前仍有一定保有量，但在一段時間內將退出運營，新建線路均采用交直交型電力機車，諧波問題將得到緩解。

對于負序問題，牽引變壓器的接線方式對牽引負荷產生的三相不平衡有一定影響。目前牽引變電所多采用Vv(Vx)接線，由于其自身特點限制，單純靠牽引變壓器無法消除三相不平衡。另外一種應用較多的是三相-兩相平衡接線方式，其特點是在牽引負荷滿足一定條件下，可將牽引側不對稱負荷變換為電力系統側三相對稱負荷。但是由于牽引負荷隨機車波動劇烈，*條件的幾率小，因此阻抗匹配平衡變壓器也不能*消除牽引負荷引起的三相不平衡。

目前，我國高速鐵路牽引負荷的負序特點主要為牽引負荷大：客運專線的單列車功率可達23 000 kW;牽引主變安裝容量達到63 MVA以上，遠期甚至達到120 MVA。還有再生制動對供電系統的負序造成一定影響。一供電臂負荷牽引而另一供電臂負荷再生制動時產生的負序大于兩供電臂負荷同為牽引或制動的情況。高速鐵路牽引負荷比普速鐵路大，但同時電力系統供電能力也不斷增強，通常情況下能夠滿足高鐵供電需求。