牵引变电所接线方式及电铁谐波向电力系统渗透影响研究

电气化铁道由于其突出的特点,已成为我国铁道运输发展的主导方向。我国电气化铁道的牵引负荷主要是整流型负荷,机车会产生大量的谐波电流(主要是3、5、7次)注入电力系统,引起电网电压的波形畸变,对电力系统和其他用户产生较大的影响。随着人们对电能质量要求的不断提高,研究电牵引负荷在电力系统中引起的谐波问题及其对电力系统电能质量主要参数的影响,并为进一步研究治理措施提供依据,无论对铁路部门还是对电力部门都具有十分重要的现实意义。 由于要满足电力牵引的需要,牵引变电所的牵引变压器,并联补偿装置与一般的电力系统变电站相比,有其特殊性。牵引负荷的不对称性决定了宜采用相坐标分析法建立牵引变电所的模型。通过对常用的5种牵引变压器,补偿装置和外部电源电气性能的分析,给出了它们的节点导纳矩阵,为仿真计算建立模型基础。 牵引负荷谐波具有随机性和波动性的特点,很难用单一典型数据或波形来表示,简单地采用某一个或几个时刻的数据进行仿真并不能给出可靠的结论。一个可行的研究思路是基于实测数据的仿真统计。因此,于2007年5月至8月,在电气化铁道正常运营的情况下,对比较有代表性的牵引变电所进行了测试,掌握了大量现场实测资料,为仿真计算提供了可靠数据。 利用C++程序设计语言,编写了用于仿真计算的程序,输入相关的电气参数,程序可生成牵引变电所的节点导纳矩阵,通过将实测数据读入程序,可计算由电牵引负荷的谐波电流在电力系统侧引起的谐波电压。分别选取了重负荷线路和轻负荷线路的测试数据进行了计算,得到了不同接线牵引变压器在不同的电力系统短路容量及不同的补偿装置容量时由谐波电流在电力系统中引起的电压畸变率。在对计算结果进行了统计和分析的基础上得出了结论。