電氣化鐵路接入對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響評估及治理研究.pdf

1、電氣化鐵路具有運輸能力大、消耗能源少、行駛速度快等優(yōu)點，但高速發(fā)展的電氣化鐵路對電網(wǎng)的影響越來越受到關(guān)注。電氣化鐵路負荷產(chǎn)生諧波電流、負荷波動、負序電流等問題，影響電力系統(tǒng)的安全運行。為了滿足國家相關(guān)標準中對電氣化鐵路電能質(zhì)量的規(guī)定，研究電氣化鐵路機車牽引負荷引起的諧波負序問題及其對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響，并進一步研究治理方案和需采取的措施，無論對鐵路部門還是對電力部門都具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　本文首先分析了電氣化鐵路研究意

2、義，綜述了電氣化鐵路電能質(zhì)量研究的發(fā)展現(xiàn)狀和國內(nèi)外現(xiàn)有的治理方法與案例;總結(jié)了電氣化鐵路電能質(zhì)量評估流程，列舉了電能質(zhì)量國家標準規(guī)程中對電氣化鐵路諧波和負序的要求;對電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的主要組成部分——牽引變壓器和電力機車分別進行了數(shù)學分析和建模仿真，分析其特性及其在牽引供電系統(tǒng)中引起的諧波和負序問題，為評估和治理電氣化鐵路電能質(zhì)量打下了基礎(chǔ)。
　　本文基于某供電公司“大型沖擊負荷和電氣化鐵路接入系統(tǒng)評估及治理技術(shù)研究”項目，

3、以某城市五條電氣化鐵路十四個牽引變電所為例進行電能質(zhì)量分析。某城市電網(wǎng)規(guī)模較大，使得仿真時間較長，對其邊界節(jié)點的外圍部分進行等值化簡，從而降低仿真規(guī)模、提高仿真效率。使用PSCAD/EMTDC軟件，對牽引供電系統(tǒng)帶有對稱負荷和不對稱負荷接入等值電網(wǎng)運行進行了仿真，研究了牽引供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波和負序等電能質(zhì)量問題。通過電能質(zhì)量評估可知，電氣化鐵路在較大負荷條件下，負序電流很大，不對稱負荷運行時電流不平衡度最大可達百分之百，對電力設(shè)備造成極

4、大損耗，嚴重時可導致設(shè)備損毀;諧波電流值和電壓不平衡度在特定情況下會超過國家標準限值。實例中電能質(zhì)量問題較為嚴重，需要采取治理措施。
　　靜止無功補償器SVC通過動態(tài)調(diào)節(jié)晶閘管導通角控制無功功率的輸出，能夠降低電壓電流的不平衡度，校正功率因數(shù)，提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性。本文采用SVC對電氣化鐵路機車負荷在電網(wǎng)中引起的諧波和負序問題進行治理。SVC可以安裝在電氣化鐵路的牽引供電臂側(cè)、牽引變電所進線側(cè)，以及變電站的電鐵供電側(cè)

5、。SVC安裝在不同位置的治理效果是不同的。安裝點的選擇應根據(jù)實際情況及治理目標來確定。本文從理論研究和仿真驗證兩個方面闡述了SVC對諧波和負序的治理效果，基于不同安裝位置提出了四種治理方案。通過仿真對比其治理效果發(fā)現(xiàn)，將SVC安裝在牽引供電臂上時對諧波和負序的治理效果最好，且FC裝置的接入電壓等級低，絕緣要求降低，更利于補償牽引網(wǎng)的電壓損失。SVC具有連續(xù)快速調(diào)節(jié)無功的特性，在電力系統(tǒng)受到擾動時，能有效改善其穩(wěn)定性，增強電壓穩(wěn)定性，提高