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摘要：在铁路运输过程中，电气化铁路接触网出现故障的情况时有发生，对铁路的正常运输秩序产生了不良影响。导致接触网发生故障的原因是多方面的，而且故障的表现形式也是多样化的。不过因为单相运行、负荷变化以及整流供电等因素的存在，电气化铁路牵引符合对电网产生了一些不利影响，首先是降低了功率因数；其次是三相电压平衡性减弱；再者是谐波超出标准；最后是电压波动幅度较大等。本文参考我国河南省电网的现状和电气化铁路的发展情况，对电气化铁路负荷对电网电能质量的影响特点进行了探讨，有针对性地提出相应的治理措施。
关键词：电气化铁路；电网；电能质量；措施
1导言
电气化铁路具有运输能力大、行驶速度快、工作条件好等特点，给国民经济带来了巨大的经济效益，在全世界得到了广泛的关注。电气化铁路的优点固然很多，但是由于电气化铁路属于一种比较特别的电力子系统，而且作为一种单相整流或逆变负荷的大功率电力机车会通过牵引供电系统向电力系统中注入较大且波动性很大的谐波电流以及负序电流，当这些电流被注入到电网后，不仅会降低电力系统的供电质量，还会危及整个电力系统的供电安全问题。
2电气化铁路牵引供电系统基本原理
电气化铁路是由牵引供电系统、机务系统以及电力机车组成的一种通过轨道进行运输的交通方式。其中，电力机车作为电气化铁路最主要的牵引动力，由于电力机车的驱动需要大量的电能，因此，牵引供电系统主要为电力机车提供所需的电能。牵引变电所和接触网是牵引供电系统最主要的两个部分，电力系统将电能输送到牵引变电所，这些电能经过牵引变电所的转换后被输送到沿铁路线布置的接触网中，接触网通过与电力机车受电弓的接触，将电能供给电力机车。牵引供电系统如图1所示。
目前，电气机车驱动系统有两种，一种是由变压器+整流器提供直流电给直流牵引电动机使用，通过调节变压器来控制电动机速度。另一种由使用整流+逆变器产生变频交流驱动交流牵引机。机车驱动主电路：单相工频供电电流走馈线，上27.5kV接触网，经受电弓通过主断路器进入机车，经车载主变压器降压后，由整流电路转换成直流电源（或由整流—逆变电路转换成可调压变频电源），供给若干台分组并联的牵引电动机。
3电气铁路负荷特点
现行电气铁路负荷具有以下主要特点：（1）功率大，单相负荷；（2）负荷系统供电电压等级高、分区段供电点多；（3）负荷具有不对称性、时变性和非线特征。
4电气铁路对电能质量的影响
稳态电能质量包括频率偏差、电压偏差、三相电压平衡度、电压波动与闪变、电压电流波形正弦度五项指标。电气铁路对电能质量的影响由负荷特征决定。
（1）电气铁路是大功率单相负荷，其产生的负序电流，会影响三相电压不平衡。
（2）电气铁路是大功率整流负荷，其产生的谐波电流会影响电压波形的正弦度。
（3）电气铁路大功率负荷变动，导致电压波动与闪变，影响电压稳定性。
电气铁路的不对称性、时变性和非线性特征，直接影响电网的三相电压平衡度、电压幅值稳定性和电压波形正弦度，并由此对电压系统中的运行设备产生不利影响。
5电铁对电网电能质量干扰防范措施
5.1电气化铁路在清远地区的电能质量影响
以清远地区电气铁路牵引站的电能质量监测数据分析，发现采用110kV电压等级专线供电的各牵引站谐波电流3次、5次、7次、9次、15次、17次、19次、21次、23次超标，采用220kV电压等级专线供电的牵引站电能质量没有超标。电铁谐波主要影响旋转电机、变压器、电容器组、继电保护、监控设备等电力系统设备的正常动作。
5.2电铁对电能质量干扰防范措施
抑制电气铁道对电网电能质量的干扰，保证电网安全运行和可靠供电，符合包括铁道企业在内广大电力用户的切身利益，也是铁路公司和电网企业共同的责任。
减少电气铁道对电能质量干扰的主要措施包括技术和管理两大方面。
5.2.1技术措施
（1）改善牵引驱动方式，包括采用调压变频（VVVF）驱动技术，增加变流级数等。
（2）降低负荷电流，例如用AT供电方式，在牵引网中设置正馈线和并联自耦变压器，将牵引供电电压提高一培，从而减少负序电流和谐波电流。
（3）采用平衡电压，减少负序电流。
（4）同一供电片区有一个以上引起变压器时，采用换相供电，减少电压不平衡。
（5）安装有源滤波器（APF）减少谐波电流，或使用静止同步补偿器（SVG）等辅助治理技术，抑制电压波动与闪变，减少负序电流和谐波电流。
（6）提高供电电压等级，增加电源点短路容量，提高系统承受负荷干扰的能力。
5.2.2管理措施
（1）以平衡负荷为目标，改善列车编组运行方式。
（2）在条件允许时，尽量避免电源系统在小方式下运行，使电源点有尽可能大的短路容量，减少负序电流和谐波电流和影响。
（3）尽量避免电气铁道接入电能质量敏感用户集中的公共电源。
（4）加强对电气铁道负荷接入电力系统的技术监管工作，包括在接入方案评审，供电工程设计审查，工程通电检测、运行监督等环节实施规范化监管。为此，应着力改变目前管理组织涣散、监管制度不健全、责任分工不明确、监管能力不足的现状。
结束语
综上所述，未来我国铁路电气化改造进程还将进一步深入，新建的电气化铁路也会越来越多，所以针对電气化铁路负荷对电网电能质量的研究具有十分重要的意义。应当重视每个造成接触网故障的原因，然后制定有效的措施进行防范，促使接触网设备安全的运行，一定程度提高铁路运输的安全性。
参考文献：
[1]张小瑜，吴俊勇.电气化铁路接入电力系统的电压等级问题[J].电网技术，2007（07）：12-17.
[2]周胜军，于坤山，冯满盈，孙生鸿，贺春.电气化铁路供电电能质量测试主要结果分析[J].电网技术，2009，33（13）：54-57+63.
[3]李伟，杜艳霞，姜子涛，路民旭.电气化铁路对埋地管道交流干扰的研究进展[J].中国腐蚀与防护学报，2016，36（05）：381-388.
关键词：电气化铁路；电网；电能质量；措施
1导言
电气化铁路具有运输能力大、行驶速度快、工作条件好等特点，给国民经济带来了巨大的经济效益，在全世界得到了广泛的关注。电气化铁路的优点固然很多，但是由于电气化铁路属于一种比较特别的电力子系统，而且作为一种单相整流或逆变负荷的大功率电力机车会通过牵引供电系统向电力系统中注入较大且波动性很大的谐波电流以及负序电流，当这些电流被注入到电网后，不仅会降低电力系统的供电质量，还会危及整个电力系统的供电安全问题。
2电气化铁路牵引供电系统基本原理
电气化铁路是由牵引供电系统、机务系统以及电力机车组成的一种通过轨道进行运输的交通方式。其中，电力机车作为电气化铁路最主要的牵引动力，由于电力机车的驱动需要大量的电能，因此，牵引供电系统主要为电力机车提供所需的电能。牵引变电所和接触网是牵引供电系统最主要的两个部分，电力系统将电能输送到牵引变电所，这些电能经过牵引变电所的转换后被输送到沿铁路线布置的接触网中，接触网通过与电力机车受电弓的接触，将电能供给电力机车。牵引供电系统如图1所示。
目前，电气机车驱动系统有两种，一种是由变压器+整流器提供直流电给直流牵引电动机使用，通过调节变压器来控制电动机速度。另一种由使用整流+逆变器产生变频交流驱动交流牵引机。机车驱动主电路：单相工频供电电流走馈线，上27.5kV接触网，经受电弓通过主断路器进入机车，经车载主变压器降压后，由整流电路转换成直流电源（或由整流—逆变电路转换成可调压变频电源），供给若干台分组并联的牵引电动机。
3电气铁路负荷特点
现行电气铁路负荷具有以下主要特点：（1）功率大，单相负荷；（2）负荷系统供电电压等级高、分区段供电点多；（3）负荷具有不对称性、时变性和非线特征。
4电气铁路对电能质量的影响
稳态电能质量包括频率偏差、电压偏差、三相电压平衡度、电压波动与闪变、电压电流波形正弦度五项指标。电气铁路对电能质量的影响由负荷特征决定。
（1）电气铁路是大功率单相负荷，其产生的负序电流，会影响三相电压不平衡。
（2）电气铁路是大功率整流负荷，其产生的谐波电流会影响电压波形的正弦度。
（3）电气铁路大功率负荷变动，导致电压波动与闪变，影响电压稳定性。
电气铁路的不对称性、时变性和非线性特征，直接影响电网的三相电压平衡度、电压幅值稳定性和电压波形正弦度，并由此对电压系统中的运行设备产生不利影响。
5电铁对电网电能质量干扰防范措施
5.1电气化铁路在清远地区的电能质量影响
以清远地区电气铁路牵引站的电能质量监测数据分析，发现采用110kV电压等级专线供电的各牵引站谐波电流3次、5次、7次、9次、15次、17次、19次、21次、23次超标，采用220kV电压等级专线供电的牵引站电能质量没有超标。电铁谐波主要影响旋转电机、变压器、电容器组、继电保护、监控设备等电力系统设备的正常动作。
5.2电铁对电能质量干扰防范措施
抑制电气铁道对电网电能质量的干扰，保证电网安全运行和可靠供电，符合包括铁道企业在内广大电力用户的切身利益，也是铁路公司和电网企业共同的责任。
减少电气铁道对电能质量干扰的主要措施包括技术和管理两大方面。
5.2.1技术措施
（1）改善牵引驱动方式，包括采用调压变频（VVVF）驱动技术，增加变流级数等。
（2）降低负荷电流，例如用AT供电方式，在牵引网中设置正馈线和并联自耦变压器，将牵引供电电压提高一培，从而减少负序电流和谐波电流。
（3）采用平衡电压，减少负序电流。
（4）同一供电片区有一个以上引起变压器时，采用换相供电，减少电压不平衡。
（5）安装有源滤波器（APF）减少谐波电流，或使用静止同步补偿器（SVG）等辅助治理技术，抑制电压波动与闪变，减少负序电流和谐波电流。
（6）提高供电电压等级，增加电源点短路容量，提高系统承受负荷干扰的能力。
5.2.2管理措施
（1）以平衡负荷为目标，改善列车编组运行方式。
（2）在条件允许时，尽量避免电源系统在小方式下运行，使电源点有尽可能大的短路容量，减少负序电流和谐波电流和影响。
（3）尽量避免电气铁道接入电能质量敏感用户集中的公共电源。
（4）加强对电气铁道负荷接入电力系统的技术监管工作，包括在接入方案评审，供电工程设计审查，工程通电检测、运行监督等环节实施规范化监管。为此，应着力改变目前管理组织涣散、监管制度不健全、责任分工不明确、监管能力不足的现状。
结束语
综上所述，未来我国铁路电气化改造进程还将进一步深入，新建的电气化铁路也会越来越多，所以针对電气化铁路负荷对电网电能质量的研究具有十分重要的意义。应当重视每个造成接触网故障的原因，然后制定有效的措施进行防范，促使接触网设备安全的运行，一定程度提高铁路运输的安全性。
参考文献：
[1]张小瑜，吴俊勇.电气化铁路接入电力系统的电压等级问题[J].电网技术，2007（07）：12-17.
[2]周胜军，于坤山，冯满盈，孙生鸿，贺春.电气化铁路供电电能质量测试主要结果分析[J].电网技术，2009，33（13）：54-57+63.
[3]李伟，杜艳霞，姜子涛，路民旭.电气化铁路对埋地管道交流干扰的研究进展[J].中国腐蚀与防护学报，2016，36（05）：381-388.