电气化铁路牵引网的仿真分析

电力机车是单相大功率整流负荷,其用电会产生大量的谐波与负序电流,并通过牵引变电站,注入电力系统。这不仅使电力系统中主要电气设备产生附加损耗、降低容量利用率,而且影响了电网电能质量,对电力系统的稳定、安全及经济运行构成了一定威胁。因此,牵引供电系统谐波污染治理引起学术界的广泛关注。 本文中以韶山Ⅳ(SS4)型电力机车为基础,建立电力机车的数学模型和仿真模型。并分析电力机车的整流装置在不同输出电压下的换相过程和导通情况,根据实际整流导通情形,简化求得仿真需要的机车模型。 本文侧重于分析电气化铁路在牵引网不同供电方式下的谐波情况。目前电气化铁路常用的牵引网供电方式为:Scott型接线牵引网,三相接线牵引网,单相接线牵引网。Scott型接线牵引网以Scott型变压器作为牵引变压器,分为自耦变压器(AT)供电方式和吸流变压器(BT)供电方式两种情况。三相接线牵引网是以普通的YnD11型三相变压器向牵引网供电,C相作为公共端接铁轨,A、B相接上下行接触网。单相接线牵引网则采用单相变压器供电,供电方式又分为单相接线方式和V-V接线方式。文中详细介绍了以上三种牵引网接线方式,并建立相应模型进行仿真分析,得出各牵引网方式下的谐波和负序电流含量。最后将现场采集数据与理论仿真数据进行比较分析,借以修正仿真模型及仿真参数的设置。 文中结论部分结合仿真分析的牵引网谐波和负序情况,提出了改善电气化铁路对电力系统谐波污染的措施和方法,以降低电网中的谐波含量,提高电网电能质量。本文对不同牵引网供电方式的详尽分析,为进一步研究电气化铁路对电网的影响打下基础,并提供了更加符合实际情况的理论依据。