电气化铁路电能质量实测分析

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1、电气化铁路电能质量及其综合控制技术西南交通大学电气工程学院5电气化铁路电能质量实测分析直接接入高压系统一般电气化铁道牵引供电系统接入110kV电网新建客运专线均拟直接接入220kV电网不对称性主要由牵引变压器接线方式决定除纯单相接线外，都是两相（异相）供电非线性交直型电力机车功率因数低、谐波含量大高速客运专线可能是交-直-交机车与交-直机车混用局面，负序、无功和谐波仍然存在5.1电力系统频率偏差影响系统频率的主要因素是有功功率仅当所有发电机的总有功出力与总有功负荷（包括电网的所有损耗）相等时，系统频率才能保持不变。当所有发电机的总有功

2、出力与总负荷不平衡时，各发电机组的转速及相应的频率就要发生变化。大型冲击负荷因短时从近区发电机大量吸收有功功率，会造成局部电网短时频率波动。GB/T15945《电力系统频率允许偏差》基本条款电力系统正常频率偏差允许值为±0.2Hz。当系统容量较小时，频率偏差值可以放宽到±0.5Hz。制定依据保证电力系统，发电厂和用户的安全和正常运行相关国标和规范的规定相关国际标准规定（±0.5Hz甚至±0.1Hz）各个电网的实际情况有所差别GB/T15945《电力系统频率偏差》附加条款冲击负荷引起的系统频率变动一般不得超过±0.2Hz测量仪表频率测量仪

3、表绝对误差不大于±0.01Hz电气化铁路牵引供电频率基本能够达到国标规定。电网频率实测案例：图为成(都)-达(州)铁路大英牵引变电所110kV电网频率实测结果，其偏差远小于0.2Hz，表明主网有功功率比较充足。但在弱小电网，负荷较小的变动都可能导致电网频率较大波动,下图是青藏线安多35kV配电所的频率测试情况。当雄－安多297km铁路专用输电线路退出时,那曲－安多各个35kV铁路配电所由查龙水电站（装机容量8000kW）供电。从安多35kV配电所频率测试结果可以看出，在这一过程中，电网频率出现1~2分钟的较大波动。5.2供电电压偏差G

4、B/T12325-2008《供电电压偏差》基本条款35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%。如供电电压上下偏差同号时，按较大的偏差绝对值为衡量依据。20kV及以下三相供电电压允许偏差为标称电压的±7％。220V单相用户的供电电压允许偏差为标称电压的+7%、-10%。计算电压偏差式中，Sk为负荷端口的系统三相短路容量，MVA；ST为负荷三相变压器容量，kVA；负荷功率因数角。上式表明，可以通过以下两条途径，来保证供电电压偏差满足国家标准要求：（1）电网中传输的无功功率尽可能小；（2）负荷端口的系统三相短路容量尽

5、可能地大。由此可见，维持良好的供电电压水平，取决于供电部门和电力用户双方的共同努力。我国边远地区电气化铁路目前面临的问题是电网短路容量偏小，供电能力较弱。电网短路容量偏小意味着系统发电容量偏小或电源距负荷中心偏远。国外专家通常认为，电网公共连接点短路容量不足用户容量的30倍时，可以视其为小电网，小电网常见的电能质量问题之一就是供电电压偏差较大。在弱小电网中，牵引负荷可能引起电网电压较大的偏差和波动。图为内－昆铁路盐津牵引变电所的测试情况，上图为110kV母线A相电压，下图为A相电流。向该所供电的云南昭通电网较为薄弱，造成空载时变电所11

6、0kV母线电压偏高，负荷时偏低。牵引变电所名称田林平林系统最小短路容量（MVA）195.64211.8110kV母线空载电压Uab(kV)120.74121.87110kV母线负荷下最低电压Uab(kV)93.6296.889正负偏差的绝对值之和(%)24.6522.7127.5kV母线空载电压Ua(kV)29.9329.75供电臂最低电压（标准值27.5）（kV）18.7319.46接触网末端电压(kV)16.7618.077南昆线牵引测试数据（时间：2002.6.4～6）对于更弱小的电网，情况更是如此，运行中，系统较小的变动都可能导

7、致网压较大波动，下图是青藏线安多35kV配电所的电压测试情况。在当雄－安多铁路专用输电线路退出时，35kV铁路配电所均由查龙水电站（装机容量8000kW）供电，此时电网电压出现较大波动。改善电压水平的措施为保证电网具有良好的电压水平，电网公司除进行全局无功优化调整外，还要求大宗电力用户对无功做到“就地补偿”，使用户月平均功率因数达到0.90以上，并对用户实行奖惩制度。提高牵引变电所功率因数的主要方法是在27.5kV侧设置并联电容补偿装置。目前我国铁道电气化铁路较多采用固定补偿方式。电气化铁路测量实例图5-2某牵引变电所三相相电压曲线某牵

8、引变电所110kV电压偏差计算结果相别ABC平均值（kV）67.988167.045867.7973最大值（kV）69.419868.993369.1917最小值（kV）65.109664.437566.0