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電氣化鐵路與電能質(zhì)量的那些事兒
上海來揚(yáng)電氣科技有限公司是一家專門集生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體的多元化企業(yè)，公司主要產(chǎn)品有試驗(yàn)變壓器、直流高壓發(fā)生器、直流電阻測試儀、兆歐表、串聯(lián)諧振、回路電阻測試儀、電纜故障測試儀、變壓器變比測試儀、變壓器介質(zhì)損耗測試儀等，我公司擁有20多項(xiàng)產(chǎn)品，也是電力檢修儀器的骨感型生產(chǎn)企業(yè)，熱忱歡迎社會(huì)各界的大力支持。
到2013年，我國高速鐵路運(yùn)營里程達(dá)到11 028 km，居世界*位。目前我國鐵路完成的旅客周轉(zhuǎn)量、貨物發(fā)送量、貨物周轉(zhuǎn)量、換算周轉(zhuǎn)量居世界*位。可以說，我國高速鐵路的建設(shè)，無論列車高運(yùn)行速度、行車密度，還是供電負(fù)荷大小，都達(dá)到世界*。改革開放以來，中國電力工業(yè)的發(fā)展也取得了舉世矚目的成就。無論是高速鐵路、重載鐵路，還是城市軌道交通都采用電力牽引，因此，軌道交通的發(fā)展離不開電力工業(yè)的發(fā)展，軌道交通的發(fā)展又拉動(dòng)了電力工業(yè)的發(fā)展。
我國電氣化鐵路采用單相工頻交流制，接入公用電網(wǎng)。因采用換相接入方式，牽引變電所出口和分區(qū)所處均設(shè)置電分相。電分相造成列車速度和牽引力損失，列車過分相引起暫態(tài)過程對安全運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。同時(shí)，由于使用電力系統(tǒng)三相中的兩相分別通過供電臂向電力機(jī)車供電，為不對稱負(fù)荷，造成三相不平衡，即負(fù)序。
我國以前普遍使用的交直型電力機(jī)車都是采用相控方式，正常工作時(shí)功率因數(shù)較低。當(dāng)導(dǎo)通角不同時(shí)，其諧波含量變化較大。相控機(jī)車3次諧波電流含有率達(dá)到21 %，5次為10 %，7次為5 %，9次為3 % 左右。目前我國廣泛采用的交直交型電力機(jī)車由于采用了PWM整流方式，功率因數(shù)接近1，與交直型機(jī)車相比諧波含量大大降低。另外，交直型電力機(jī)車已于2006年停產(chǎn)，雖然目前仍有一定保有量，但在一段時(shí)間內(nèi)將退出運(yùn)營，新建線路均采用交直交型電力機(jī)車，諧波問題將得到緩解。
對于負(fù)序問題，牽引變壓器的接線方式對牽引負(fù)荷產(chǎn)生的三相不平衡有一定影響。目前牽引變電所多采用Vv(Vx)接線，由于其自身特點(diǎn)限制，單純靠牽引變壓器無法消除三相不平衡。另外一種應(yīng)用較多的是三相-兩相平衡接線方式，其特點(diǎn)是在牽引負(fù)荷滿足一定條件下，可將牽引側(cè)不對稱負(fù)荷變換為電力系統(tǒng)側(cè)三相對稱負(fù)荷。但是由于牽引負(fù)荷隨機(jī)車波動(dòng)劇烈，*條件的幾率小，因此阻抗匹配平衡變壓器也不能*消除牽引負(fù)荷引起的三相不平衡。
目前，我國高速鐵路牽引負(fù)荷的負(fù)序特點(diǎn)主要為牽引負(fù)荷大：客運(yùn)專線的單列車功率可達(dá)23 000 kW;牽引主變安裝容量達(dá)到63 MVA以上，遠(yuǎn)期甚至達(dá)到120 MVA。還有再生制動(dòng)對供電系統(tǒng)的負(fù)序造成一定影響。一供電臂負(fù)荷牽引而另一供電臂負(fù)荷再生制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的負(fù)序大于兩供電臂負(fù)荷同為牽引或制動(dòng)的情況。高速鐵路牽引負(fù)荷比普速鐵路大，但同時(shí)電力系統(tǒng)供電能力也不斷增強(qiáng)，通常情況下能夠滿足高鐵供電需求。
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