简林
乌鲁木齐铁路局集团有限公司乌鲁木齐供电段 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830000
摘要：电气化铁路凭借它们的高速运输、重载和环保优势,这就是铁路事业发展的趋势。本文重点深入分析了高速电气化铁路对于我国电网的主要影响,对于当前我国高速铁路运输电气化工程建设的未来发展、供电管理模式及其对于我国电力系统的主要影响问题作出了简要综述。
关键词：电气化铁路；供电系统；电力系统
前言
电气化铁路在技术上不仅具有铁路交通和输运量大、速度快、运费少、能源消耗低、受到自然条件影响较小等六大特点,并且同时具备显著的微观市场经济和宏观社会效益,这一点是当前推动我国现代铁路交通建设与经济发展的重要主体。同时,由于全线电气化的中国铁路机车牵引传动负载系统是一种采用带有大电流功率的大型单相高压整流器的负载,它在正常工作时将会具有极强的负载移动性和频繁的负载波动性,所以负载产生的带有负序和谐性或波性的电流将可能会对各个牵引电网间的连接接受到点和该接触点的电力输出量和电能系统质量运行造成不利的直接影响。
1电气化铁路供电系统概述
电气化铁路供电系统主要由主动牵引变电所及被动接触网部分组成。来自架空高压铁路输电系统线路的架空高压电电流经过高速牵引电动变配电所电路进行直流降压或通电整流后,送至高速铁路上的架空高压接触网,电气电动机车则通过平滑电气线路的弓电路进行高压受控供电,牵引电动机车可以继续高速行驶。供电划分方式电压划分一般为直流稳压供电[1]。
2电气化铁路供电系统负荷特性
2.1负荷波动频繁
由于铁路旅客运输流量主要分布在不同的运输地区、不同类型旅行团的时段千差万别,铁路运输的具体组织者为了充分适应运输旅客的不同需要,就不同相应问题制定了不同的旅客编组、不同时段跟踪旅客间距的铁路火车票等运输旅客解决问题方案。
2.2牵引负荷大,可靠性要求高
客运特快城际专线开行旅客列车日均运行量和速度高,高峰期间开行旅客列车流量大和密度较大。空气阻力系数是一种伴随着级数速度比的变化而不断呈现出几何性的并随级数速度变化而不断增长,列车的使用牵引力主要目的是为了能够克服空气阻力而继续运行,牵引力的载重量相对负荷较大。350km/h的最高速度时,列车在此时段运行时所有必需的制动功率最高限定为一台超24000kw。而且随着当前阶段我国对国际高速铁路供电技术的应用持续逐步完善以及对铁路运输工具的不断需求,运营运行速度也已经有望能够得到进一步不断加快,牵引机车供电的运行负荷也还有机会有望得到比较相应程度地逐步增大[2]。
2.3列车负载功率高,受电持续时间长
列车的特点是在高速运行过程中,主要是克服了空气阻力而向后进,空气的阻力会伴随着速度的变化而呈现出几何性的级数。所以,高速铁路的列车负载功率较大,受到供电的时间较长。
2.4短时集中负荷特征明显
客运专线的路径具备了显著的分布式时段性特点，短时间内就会形成一个紧密的跟进,牵引车辆负荷较为集中的特点明显。牵引供电系统必须具备适用于各类集中式负荷的供电。
2.5越区供电能力要求高
由于列车乘务员的巨大运输能力及车辆准点停车使用的特殊需要,牵引制动供电控制系统必须同时具备一套能够有效适应各类应力条件下的牵引供电。在其中每当出现某个小型牵引变电所的线路解列而无法退出进入供电时,往往系统会选择采用从两个位置相邻的小型牵引变电所之间穿越过的区域取出来对其进行退出供电。为了尽量多地减小高速越区列车线路的间断供电对列车运输能力及运行准点的不利直接影响,应该尽量避免太多地要求限制越区列车的运行数量或者说只是大幅降低越区列车的运行速度,这样就可能会导致相应地需要加大两个或相邻的交流牵引变电所之间的短路供电传输负荷,特别是这要求越区电力系统必须能够具有较大的交流短路供电容量,以便于满足高速越区线路的超长供电时间内间断供电。
3电气化铁路对电力系统的影响
3.1对发电机的影响
对于与电源相邻远离牵引变电所经常远离(无论是否特指靠近电气场的距离)接触电源的异步牵引电动机,其中的定子驱动绕组通常可以用来作为电源敏感点的某个部分。同时还将在一个电动机中直接产生一个逆向高速旋转的制动磁场,此逆向旋转磁场作用可以对一个电动机的一个转子运动产生逆向制动的磁效应,影响它的制动输出力[3]。
3.2对电力变压器的影响
谐波波的电流损耗会造成电力变压器局部的元件过热,加速了整个变压器的外壳老化,影响它的正常使用寿命。负序输出电流不足会直接导致整个电力系统中三相输出电流不对称,造成导致了整个变压器额定功率输入和给出力的不足(也就是说,即整个变压器的输出容量综合利用率大大降低)。
3.3对输电线路的影响
谐波谐振会直接使得系统网损程度加剧,在一旦系统发生调频系统滤波谐振或者系统谐波范围放大的这种现象,谐波器的网损就可能会迅速达到一个相当严重的谐波范围。负序号的电流在其中流过一个供配电专用线路时,它并没有需要做任何的动作功,只是大大减少了通过供配电专用线路的电压传递和电流输送。自动继电保护与其他自动化保护装置的相互影响。谐波在高频负序(基波)高频测量的相关技术研究基础上所应用产生的各种科学性和革命性技术创新及所引发的各种工业工程技术保护干扰,如对各种以谐波负序高频滤波器元件作为设备启动保护元件的设备维修系统进行启动保护及其他各种自动化控制装置维修进行保护干扰。由于该测量保护元件是按照正负极顺序(基波)对测量误差进行滤波整定,整定误差值较小、灵敏性也比较高。滤波器元件作为一个电路启动控制元件,在日常实际操作中已经直接造成了电路保护与自动控制设备的严重误动。
4减小供电系统影响的措施
电气化铁路在设计过程中因为牵引机车负荷比较重,其负荷与电力系统之间的不对称性很明显,所以会给电力系统的电能质量带来较大的影响。牵引负载所产生的谐波和电流虽然比较大,但是我们可以通过采取增设动态无功补偿装置等一些有效的措施来实现这种状态。根据牵引负荷的实际情况,在开展供电解决方案设计工程时,可以综合考虑提升供电电压的等级,加强临近地区电网的建设,并选择一些短路容量相当的变电站为其接入地点。
5结语
综上所述，目前,我国的铁路建设正处于在跨跃式发展的新思想指引之下,全国对路网总体规划的战略性部署也正在稳步推进。而且电气化的铁路凭借它们的高速运输、重载和环保优势,这就是铁路事业发展的趋势。关单位要重视新建的电气化铁路牵引站中的供、用电有关技术和经济方面的问题，重视电气化铁路供电系统对电力系统的影响，真正的让电力与铁路建设为人民谋福利。
参考文献：
[1] 胡国根，电力系统过电压分析与计算【M】，北京：水利电力出版社.
[2] 赵树东，韶山8型电力机车机车【M】，北京：中国铁道出版社.
[3] 罗飞、余东，电气化铁路谐波对电网的影响【M】，四川水力发电.