摘要：电气化城市轨道交通牵引负荷在接入电网后，给电网带来一定负面影响，让电网的电能质量出现明显的问题。基于此，本文首先分析了电气化城市轨道交通牵引负荷带来的影响，然后提出了在电气化城市轨道交通中，对于牵引负荷的治理措施。
关键词：电气化城市轨道交通；牵引负荷；电能质量；影响分析；治理措施
1前言
电力机车作为牵引网的负载，具有非线性与不对称性，会对电网的电能质量带来危害，由电力机车产生的谐波问题不容忽视。机车在不同牵引站之间运行，会改变电网的谐波阻抗特性，可能在某些站引发谐波放大与谐振等问题。
2电气化城市轨道交通牵引负荷的影响
2.1谐波
现有的直交交直流型电力机车是属于单相整流的非线性负荷，形成的是3次、5次以及7次主要谐波电流，其中3次谐波电流最大，在严重的时候能够达到20%以上额定电流。也就是在电力机车运行过程中注入谐波电流，将会造成公共连接点出现电压畸变。牵引负荷所产生的谐波电流注入电网，一旦电网出现短路受到较大阻抗的时候，一定会引起PCC点上谐波电压出现超标的情况。
2.2负序
牵引负荷是一种大功率的单相负荷，电网则是三相的，在单相负荷以及三相电源键存在电气结构差异，也决定着牵引站中拓扑结构在三相上的不对称性。交直流型机车以及交直交流型机车，在运行过程中都难以避免形成负序电流，形成系统电压出现三相不平衡。根据测试统计结果，电力机车在运行的过程中，电网注入一定负序电流大约占据了47%正序电流，将会引起PCC点出现三相不平衡，在部分站点中会出现三相不平衡的严重超标。
2.3对电能质量的影响
在电气化城市轨道交通负荷中接入电网后，对电能质量进行评价，电气化城市轨道交通负荷带来的电能质量问题主要体现在谐波和负序上，从而对电力系统以及电力用户产生影响：（1）将会引发发电机损耗和振动，让发电机在容量上的利用率有所降低，对发电机的安全运行产生危害。（2）将会引发电容器出现局部放电，让电容器的介质出现老化，造成系统发生谐振，造成电容无法被投运。（3）将会引发继电保护以及自动控制装置出现误动作，影响到电网的安全运行。（4）让变压器利用率有所下降，让电网线路受到损耗。（5）将会引发电力系统中原本直流设备出现不相等的脉冲间隔，影响到整流器稳定性。（6）导致逆变器无法连续换相，无法进行正常工作，甚至造成换相设备损坏。（7）影响到计量设备精度，造成半导体变流设备形成附加谐波电流。
3对于牵引负荷的治理措施
3.1普通电气化城市轨道交通方面
对普通电气化城市轨道交通中，是以110kV作为电网主要供电，要想最大程度上控制负序电流，需要使用平衡变压器供电，同时在接入系统之后对电能质量的评估需要使用无功补偿的装置技术。例如：在牵引变电站中，存在谐波以及电压波动出现超标的情况，要使用单相SVC治理，治理措施包含晶闸管投切滤波器以及控制电抗器以及磁控电抗器等等。对于谐波、电压波动以及负序超标情况中，使用三相SVC展开治理，可以采用电臂侧以及系统侧的安装方式。
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3.2高速城市轨道交通方面
在高速城市轨道交通中，使用了交-直-交流型的电气机车，机车所产生的功率因数比较高，谐波比较小。由于电气机车的牵引功率比较大，在牵引站的负荷也比较大，出于这些方面的考虑，需要给高速公路接入220kV的电网，需要优先使用牵引供电方式，这样能够从根本上缓解负序带来的影响。在接入110kV电网之后，可以对高速城市轨道交通牵引站加以普通电气化城市轨道交通治理措施进行治理。例如：在电力系统具有能够轮流换相的条件的时候，铁道部门需要使用轮流换相的方式接入到系统中，同时根据接入系统之后对电能质量的评估结果，使用必要无功补偿装置相关技术展开治理。若系统并不具备轮流换相条件的时候，需要使用平衡变压器或者接线方式等技术展开治理。
3.3磁悬浮交通方面
由于磁悬浮交通是三相的对称负荷，符合特性和脉冲整流器类似，对电力系统能够产生一定的影响，主要是高次谐波，如5次、7次、11次一级13次谐波。还有就是在运行的过程中，会由于负荷发生变化，造成无功冲击的出现。建议使用谐波滤波器以及无功功率补偿装置的技术展开治理工作。
4电网运维管理的创新途径
（1）加强缺陷管理。由于电网中的电力电缆的经常性发生故障，严重影响了电网的供电功能。应该加强对电网运行管理机制，建立相关的互相督促监督体制，对该部门的缺陷问题进行统一规划，对电网运行的各项数据信息进行新一轮的评估或者调整维修，保障电网中的电力电缆以及发电系统的完整安全。
（2）控制成本花费。对于电网中的电力电缆进行检修过程中还需要进一步的控制成本，实际操作的技术人员对电网数据信息进行检测，应该根据自身分析的结果为凭，向发电厂管理层汇报电网是否依然安全可靠，生命周期为多少时，可以减少公司对电网中的电力电缆的成本花费。
（3）规范状态检修的管理流程。规范电网维护
检修的工作和管理流程，主要是根据发电厂的电网各个区域的设备、电力电缆网络进行划分、分类，将选定的设备进行实时监控参数，对于以往的监测手段可以适当地做出改进。对于设备的状态特征需要记录实时数据。再根据数据的分析，判断设备存在的安全隐患，是否应该进行维修，在开始设备维修。可以开发电网在线数据检测，检测各个测点的数据变动，按照测点的数据建成树形结构出口，采集到设备现场进行集中使用，由授权人随时进行读取和分析。按照检测的数据在进行趋势图的走向分析形成报表。最后，在系统部门可以设计电网维护报警系统，一旦设备出现异常情况，以及通知检修人员，发生故障可以自行进行故障设备出现的频率记录。
结束语
综上所述，本文先是分析了电气化城市轨道交通牵引负荷的影响，牵引负荷产生的谐波和负序都对电能质量存在一定影响，造成发电机、电容器、继电保护以及变压器出现故障，危害到电网安全。然后提出了对于牵引负荷的治理措施，在普通电气化城市轨道交通方面，使用单相SVC和三相SVC对谐波、电压波动以及负序超标的情况展开治理；在高速城市轨道交通方面，使用轮流换相的方式接入到系统；在磁悬浮交通方面，使用谐波滤波器等进行治理。
参考文献：
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[2]张立梅，唐巍，赵云军，等.分布式发电接入配电网后对系统电压及损耗的影响分析[J].电力系统保护与控制，2011，39（5）：91-96.
论文作者:王莹
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/24
标签：电网论文; 谐波论文; 负荷论文; 轨道交通论文; 城市论文; 电能论文; 电流论文; 《基层建设》2019年第3期论文;