电气化铁道电能质量及治理技术
电气化铁路供电系统电能质量综合补偿技术
电气化铁路供电系统电能质量综合补偿技术摘要：随着电气化铁路的快速发展，大量高速重载列车运行，列车运行的复杂性逐渐增加。
由于电力机车是非线性大功率整流冲击负荷，牵引供电系统的电能质量日益恶化。
这主要表现在以下几个方面:功率因数低、谐波含量高、三相不平衡、负荷波动大等。
因此，研究人员在电气化铁路牵引供电系统电能质量控制领域做了大量的研究，取得了很多成果，尤其是近年来基于电力电子技术开发的有源补偿设备。
但这些电气化铁路电能质量控制设备形式多样，研发过程中需要搭建实验平台，会消耗更多科研人员的人力物力，不利于研发成本的控制和科研效率的提高。
关键词：电气化铁路；供电系统；电能质量；综合补偿技术随着我国电气化铁路的迅速发展，牵引供电系统的电能质量问题变得越来越重要。
当前我国牵引变电站广泛采用三相牵引变压器结构，因为机车是单相非线性负荷，牵引变压器两级负荷难以平衡，造成负序、功率大等严重的电能质量问题这不仅对铁路沿线电气设备和铁路系统的安全运行构成严重威胁，而且还可能污染三相公共电网，从而可能对生产、传输、分配以及由此造成的夏季等所有部门的电气设备产生不利影响现有铁路牵引供电系统中的反应性和协调性具有一定的相关性和应用价值。
1电气化铁路供电系统电气化铁路通常包括电力系统和电力机车。
供电系统还包括供电和牵引供电系统。
电力系统。
供电系统中的变电站和高压输电线路用作铁路供电系统的供电核心，变电站中的牵引站电压分别为110kV、220kV和330kV。
其中普通电动铁路电压等级为110kV，用于具有大功率、长使用寿命特点的铁路设备系统；然而，电力系统的运作往往受到三阶段不平衡的影响，在设计高铁电力系统时，需要提高电力系统的可靠性，以提高电力质量，实现系统的运行目标根据电气化铁路供电系统的运行状况。
牵引供电系统运行过程中，局部型电力机车应根据牵引变压器的运行特点，通过牵引线馈线向电网输送电能，保证电力机车系统正常运行，实现运行目标。
电铁功率融通型电能质量综合治理技术
作者简介： 周方圆， 男， 高级工程师， 研究方向为中高压电能质量控制装置的开发与系统设计； E-mail： gongfen1@ 1
无功、谐波以及电压波动等电能质量问题，严重影响了上级电力系统和牵引供电系统本身的供电质量[1-2]。 针对这一问题，国内外学者已进行了大量研究。文献[3]采用大容量的静止同步补偿器（SVG）来补偿 无功和负序电流，但其装设在三相高压侧，装置成本高。日本学者赤木泰文提出的铁路功率调节器 [4] （Railway Static Power Conditioner，RPC）能实现电气化铁路电能质量问题的综合治理，安装在牵引变压 器二次侧，能对无功功率、负序和谐波进行综合补偿，受到世界电铁行业青睐。另外我国在此领域展开了 大量研究，取得了一系列研究成果。文献[5]采用混合型有源滤波器对牵引供电网的谐波电流进行补偿，并 兼作一定容量的无功补偿；文献[6]提出采用小容量多绕组变压器隔离型 SVG 和多组大容量晶闸管投切电 容器（thyristor switched capacitors，TSC）构成的混合治理装置，成本低且补偿效果好，但无法实现有功融 通。 文献[7]中提出一种基于半桥结构的新型高速铁路功率调节器， 该方案不需降压变压器直接接入 27.5kV 侧，级联模块数量多，控制保护设计复杂，实用性不强。2011 年，西南交通大学等单位合作研制的多重化 同相供电系统在四川眉山牵引变电所进行了试验， 试验结果均验证了 RPC 及其结合接触网改造形成的同相 供电系统具备对负序、无功和谐波的综合补偿功能。湖南大学于 2011 年研制了国内首台容量 60kVA RPC 实验样机，通过搭建高速铁路补偿系统模块实验平台进行实验验证[8]。 随着交－直－交电力机车的推广，无功和谐波治理所需容量会进一步降低，而负序治理所需容量会进 一步增加，综合考虑补偿效果和经济效益，因此，本文提出一种功率融通型电能质量综合治理装置。
电气化铁路标准
电气化铁路标准一、电力供应标准1. 电气化铁路应采用高压交流电力供应系统，电压等级应符合国家相关规定。
2. 电力供应应稳定可靠，电力质量应符合国家相关标准。
3. 电力供应系统的设计和建设应考虑与周边电力系统的兼容性，确保电力供应的连续性和稳定性。
二、牵引供电系统技术标准1. 牵引供电系统应采用先进的牵引供电技术，确保供电质量和效率。
2. 牵引供电设备的配置和布局应合理，满足铁路运输的需求。
3. 牵引供电系统的维护和管理应建立完善的制度和规范，确保设备的正常运行和安全使用。
三、电气设备安全标准1. 电气设备应符合国家相关安全标准，具备安全认证。
2. 电气设备应具有过载保护、短路保护、接地保护等功能，确保设备和人身安全。
3. 电气设备的操作和维护应建立完善的操作规程和维护规范，确保设备的安全使用和延长使用寿命。
四、铁路信号与通信设备标准1. 铁路信号与通信设备应采用先进的技术和设备，确保信号传输的准确性和可靠性。
2. 信号与通信设备的配置和布局应合理，满足铁路运输的需求。
3. 信号与通信设备的维护和管理应建立完善的制度和规范，确保设备的正常运行和安全使用。
五、铁路线路与轨道标准1. 铁路线路和轨道应符合国家相关标准和规范，具备安全、舒适、快速的运输能力。
2. 铁路线路和轨道的铺设和维护应建立完善的制度和规范，确保设备的正常运行和安全使用。
3. 铁路线路和轨道的检测和维护应采用先进的技术和设备，确保线路和轨道的质量和安全性。
六、车辆与车辆段标准1. 车辆应采用符合国家相关标准的动车组或其他类型的列车。
2. 车辆的配置和布局应合理，满足铁路运输的需求。
3. 车辆段的布局和管理应建立完善的制度和规范，确保车辆的正常运行和安全使用。
4. 车辆的维护和管理应采用先进的技术和设备，确保车辆的安全性、可靠性和舒适性。
七、环保与节能标准1. 电气化铁路的建设和运营应符合国家环保和节能政策的要求。
2. 电气化铁路的供电系统和车辆应采用先进的节能技术，降低能源消耗和排放。
高速铁路电能质量改善方案
高速铁路电能质量改善方案随着高速铁路的发展，电能质量问题也愈加凸显。
电能质量不好会影响铁路供电系统的正常运行，甚至会对高速列车的安全性产生危害。
如何改善高速铁路电能质量问题成为了一个重要的研究方向。
本文将从以下几个方面进行讨论，提出一些高速铁路电能质量改善方案。
一、电能质量的定义电能质量是指电力系统中电能所表现出来的品质。
一般包括以下几个方面：1. 电压波动：主要是指电压在一定时间内突然变化的情况。
2. 电压闪变：是电源电压出现瞬间波动或波动频率较慢的变化。
3. 电压谐波：指在电力系统中存在的各种频率的谐波信号，会产生一定的干扰。
4. 电流谐波：指在电流中出现的各种频率的谐波信号，会对设备产生一定的损坏。
二、高速铁路电能质量的问题高速铁路的运行对电能的高质量有较高的要求，而现有电网运行中存在许多影响电能质量的问题，主要表现为以下几个方面：1. 电压波动过大：高速列车通过电力设备时，可能会引起设备内部电压、电流、磁场等参数变化，从而导致电压波动过大。
2. 电流谐波较大：电气化铁路在工作过程中，会引入谐波电流，这些谐波电流会加剧电压的谐波含量。
3. 地电位过高：高速列车通过电流感应，不可避免地会对地电位进行扰动。
三、1. 增加线路电容器：线路电容器是一种被动的负载无功补偿装置，能够有效地抑制线路电压降低引起电能质量问题。
因此，高速铁路可以通过安装线路电容器来改善电能质量问题，减少电流谐波。
2. 使用有源滤波器：有源滤波器采用主动补偿控制方法消减谐波电流，在调节功率因数和消除谐波方面具有比较好的效果。
高速铁路可以采用有源滤波器来降低电气化铁路的谐波电流含量。
3. 使用地电位补偿装置：高速铁路可以使用地电位补偿装置来限制地电位的扰动。
地电位补偿装置是一种无刷直流电流源，在地电位扰动发生时，可以通过地面电极引入直流电流来降低地电位的幅度。
四、结论针对高速铁路电能质量问题，本文提出了一些改善方案，包括安装线路电容器、使用有源滤波器以及使用地电位补偿装置。
电力系统电能质量问题及综合治理技术
电气机车(Y，d11接线牵引变供 电,大功率电力电子整流负荷)
高速列车、牵引机车、城市轨道交通车 负荷特点:
• 无功,谐波,三相电压不对称,电压波动等; • 在时间和广域空间随机变化,非线性.
电弧炉 (电弧型负荷)
负荷特点:
无功,谐波(含间谐波),三相电压不 对称,电压波动与闪变等;
电气接线
时变,非线性;
静止无功补偿器(SVC)
作用:FC-TCR型SVC可实现从容性到感性无功功率的平滑调节,实 现无功和负序综合补偿,平衡不对称负荷. 优点:基于斩波控制方式的无功调节调节简单,速度较快. 缺点:基于相控的方式导致电流波形畸变,生成大量谐波;当电压降 低时,无功控制能力大大削弱.
有源滤波器的优缺点对比
工作特性:
负载周期为2h-8h。0.5-1h为熔化 期,其特征是在电极和固态原料之 间形成极不稳定的电弧,电弧电流 不规则波动(电弧电阻的非线性和 电弧游动等)，且三相电流大而不
平衡，呈冲击性。然后是精炼期， 对应的电弧电流比较稳定,波动小。
电压电流波形畸变(谐波)的危害
• 发电机的铜耗和铁耗增加,电容器组﹑变压器和电动机 的发热和故障;
• 以风能、太阳能等可再生能源为一次能源的 分布式发电系统的输出具有不可控性、间歇性 及随机波动，其渗透率的提高使供电系统电能 质量（如电压波形、负序及功率因数）产生负 面影响。
• (2 )大量非线性随机负荷接入电网(用户) • 以电气化机车, 变频器,电弧炉等大功率非线
性随机负荷接入电网使供电系统电能质量（如 电压波形、负序、功率因数及电压暂降等）恶 化。
性和灵活性。 4 ．可以实现交流系统间的异步联接。 缺点: 电网的重要谐波源
轻型直流输电 (HVDC-Light, VSC-HVDC)
电能质量分析与治理技术
电能质量分析与治理技术电能质量分析与治理技术随着现代工业的快速发展和人们对电力质量要求的不断提高，电能质量问题日益凸显。
电能质量问题主要表现为电压波动、谐波、电流突变和电能质量事件等。
这些问题不仅对电力系统的安全运行和经济运行产生负面影响，还对生产和生活带来了诸多不便。
为了解决这些问题，电能质量分析与治理技术应运而生。
一、电能质量分析技术1.电能质量监测系统电能质量监测系统是电能质量分析的基础。
该系统通过监测和记录电力系统的各种参数，如电压、电流、功率因数等，来分析电能质量问题。
监测系统可以采用在线监测和离线监测两种方式。
通过对监测数据的分析，可以判断电能质量问题的产生原因和程度，并为治理提供依据。
2.电能质量指标电能质量指标是对电能质量进行评价和判定的依据。
常见的电能质量指标包括电压偏差、谐波含量、闪变指数等。
这些指标的设定和要求可以根据不同的应用领域和用户需求进行调整。
通过电能质量指标的评估，可以直观地了解电力系统的运行状况和电能质量问题。
3.电能质量分析方法电能质量分析方法是对电能质量问题进行深入研究和分析的手段。
常见的分析方法包括时域分析、频域分析和统计分析等。
时域分析通过对电能质量波形的观察和处理，来判断电能质量问题的性质和程度。
频域分析则从频谱的角度出发，对谐波和频率成分进行分析。
统计分析则是通过对电能质量监测数据的统计处理，来分析电能质量问题的统计特性。
二、电能质量治理技术1.电能质量调节设备为了改善电能质量问题，可以采用各种电能质量调节设备。
例如，在电力系统中安装电容器组，可以用来补偿电能损耗，提高功率因数，减少谐波。
静止无功发生器（SVG）则可以用来调节电能波动、闪变等问题。
此外，还有电能质量控制器、电能质量改善装置等设备可供选择。
2.电能质量改进措施除了通过调节设备来改善电能质量问题外，还可以采取其他措施来提升电能质量。
例如，在电源设计和布线时，合理选择电缆、电源线的规格和长度，减少电阻和电感。
电气工程中的电能质量改进及调控技术
电气工程中的电能质量改进及调控技术摘要：本文针对电气工程中的电能质量改进与调控方法展开研究。
首先概述了电能质量的定义、重要性以及主要问题，包括电压波动、谐波等。
其次，对传统方法和现代方法进行了探讨。
传统方法包括隔离与过滤技术、调整电源接口、使用稳压设备等；而现代方法包括主动滤波技术、智能控制算法应用、分布式能源资源的整合利用等。
进一步探讨了电能质量监测技术、调控策略以及在实际工程中的应用案例。
最后，得出结论指出，智能化调控系统的应用是未来的发展方向，能够有效提高电能质量和设备运行效率。
关键词：电能质量；改进方法；调控技术引言电气工程中的电能质量问题一直是电力系统运行和用户设备正常运行面临的重要挑战之一。
良好的电能质量不仅关乎电力系统的稳定性和可靠性，也直接影响到用户设备的性能和寿命。
随着电力系统规模的不断扩大和负荷的增加，电能质量问题日益突出，给生产、生活和环境带来了诸多负面影响。
因此，研究电能质量改进与调控方法，对于提高电力系统的运行质量、降低能源消耗、保障设备安全运行具有重要意义。
本文旨在探讨电能质量改进与调控的现状、方法和技术，并结合实际案例进行分析和评价，以期为电力系统的可持续发展和用户设备的安全运行提供理论和实践指导。
一、电能质量问题概述（一）电能质量的定义与重要性良好的电能质量对于保障电力系统的稳定运行、提高电力设备的效率以及保障用户设备的安全运行至关重要。
随着电力系统的发展和电力负荷的不断增加，电能质量问题日益突出，成为制约电力系统安全稳定运行和用户电气设备正常运行的重要因素。
不稳定的电压、频率波动、谐波污染等问题可能导致电力设备性能下降、寿命缩短，甚至引发设备损坏或火灾等安全隐患。
因此，解决电能质量问题对于提高电力系统的可靠性和稳定性、保障用户设备的安全运行具有重要意义。
加强对电能质量的监测、分析和改进，研究并采用先进的调控技术，是确保电力系统能够稳定、高效运行的关键措施。
（二）电能质量问题的主要表现电能质量问题主要表现为电压波动、电压暂降、电压谐波、电流谐波、频率偏差等现象。
电气化铁路供电系统电能质量综合补偿技术陈立明
电气化铁路供电系统电能质量综合补偿技术陈立明发布时间：2021-10-26T08:11:44.116Z 来源：《电力设备》2021年第8期作者：陈立明[导读] 在铁路行业的发展中，高速铁路对国民经济的发展起着非常重要的作用。
通过电气化铁路供电系统的建设，铁路系统可以实现高速、高负荷、节能的优势。
然而，在电气化铁路供电系统的具体运行中，会受到非线性、冲击、电压波动等电能质量问题的影响，影响电气化铁路供电系统的运行效率，制约行业的可持续发展。
陈立明（大秦铁路股份有限公司大同西供电段山西大同 037000）摘要：在铁路行业的发展中，高速铁路对国民经济的发展起着非常重要的作用。
通过电气化铁路供电系统的建设，铁路系统可以实现高速、高负荷、节能的优势。
然而，在电气化铁路供电系统的具体运行中，会受到非线性、冲击、电压波动等电能质量问题的影响，影响电气化铁路供电系统的运行效率，制约行业的可持续发展。
因此，在电气化铁路运营中，为更好地提高铁路的运输能力，达到环保的目的，通过供电系统中电力资源的合理配置和有效处理，保障经济的高速健康发展，提升铁路行业的核心竞争力。
关键词：电气化铁路；供电系统；电能质量；补偿技术1供电系统电气化铁路通常包括供电系统、电力机车。
其中的供电系统又包括供电电源和牵引供电系统。
(1）供电系统。
供电系统中的变电站和高压输电线作为电气化铁路系统的供电核心，变电站中的牵引站电压为110kV、220kV和330kV。
其中，普通的电气化铁路电压等级为110kV，将其运用在铁路设备系统中，具有设备功率大、使用时间长的特点；但是，在电气化供电系统运行中，经常会受到三相不平衡因素的影响，在高速铁路供电系统设计中，需要提高供电系统的可靠性，以增强电能质量，实现电气化铁路供电系统的运行目的。
(2）牵引供电系统。
牵引供电系统在运行中，本土型号的电力机车需要根据牵引变压器的运行特点，通过牵引线馈线将电能传送到接触网，以保证电力机车系统的正常运行，实现电气化铁路供电系统的运行目的。