浅谈电气化铁路电能质量治理方案
电力系统中电能质量改善的技术措施
电力系统中电能质量改善的技术措施在当今社会，电力系统的稳定运行和电能质量的优劣对于各行各业的正常生产和人们的日常生活至关重要。
随着电力电子设备的广泛应用、非线性负载的增加以及各种新型能源的接入，电能质量问题日益凸显。
电能质量问题不仅会影响电气设备的正常运行，降低其使用寿命，还可能导致生产中断、数据丢失等严重后果。
因此，采取有效的技术措施来改善电能质量已成为电力领域的一个重要研究课题。
电能质量问题主要包括电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相不平衡等。
这些问题的产生原因各不相同，需要针对性地采取技术措施来加以解决。
电压偏差是指供电电压偏离额定电压的程度。
造成电压偏差的主要原因包括电网结构不合理、无功功率不足或过剩、负载变化等。
为了改善电压偏差，可以采取以下技术措施：1、合理规划和优化电网结构。
通过合理布局变电站和输电线路，减小供电半径，降低线路阻抗，从而减少电压损失。
2、无功补偿。
在电网中安装无功补偿装置，如电容器组、电抗器等，以补偿无功功率，提高功率因数，稳定电压水平。
无功补偿可以分为集中补偿、分散补偿和就地补偿三种方式。
集中补偿通常在变电站进行，分散补偿则安装在配电线路上，就地补偿则直接在负载端进行。
3、调整变压器分接头。
变压器分接头的调整可以改变变压器的变比，从而调整输出电压。
但这种方法只能在一定范围内调整电压，且频繁调整会影响变压器的使用寿命。
频率偏差是指供电频率偏离额定频率的程度。
频率偏差主要由电力系统有功功率不平衡引起。
为了改善频率偏差，电力系统需要保持有功功率的平衡。
这可以通过合理安排发电计划、优化机组运行方式、加强负荷预测和调度管理来实现。
此外，还可以采用调频装置，如调速器、调频器等，来快速响应频率变化，维持系统频率稳定。
谐波是指电力系统中电流和电压中所含的频率为基波整数倍的分量。
谐波的产生主要源于电力电子设备、电弧炉、整流设备等非线性负载。
谐波会导致电能损耗增加、设备过热、噪声增大、通信干扰等问题。
电气系统电能质量监测与改善方案
电气系统电能质量监测与改善方案近年来，随着经济的快速发展和科技的不断进步，电力供应已经成为人们日常生活的基本需求。
然而，由于各种原因，电能质量问题在电力系统中仍然是一个不可忽视的挑战，对人们的生活和工作带来了不同程度的影响。
因此，电气系统电能质量监测与改善方案的研究变得尤为重要。
一、电能质量问题的现状电能质量问题主要包括电压波动、电压暂降、电压中断、谐波、电压不平衡等。
这些问题会导致设备损坏、电源噪声、生产效率下降等后果。
电能质量问题的复杂性和多样性使得监测和改善变得更加困难。
因此，我们需要制定全面有效的监测和改善方案。
二、电能质量监测方案电能质量的监测可以通过安装监测设备来实现。
监测设备可以记录电压、电流的波形、频率、相位等参数。
通过数据的分析与比较，我们可以得出电力系统中存在的问题，并采取相应的措施进行改善。
1. 监测设备的选用目前市场上有各种各样的电能质量监测仪器，如数字示波器、电能分析仪等。
在选择监测设备时，需要考虑监测范围、精度、采样率等因素。
此外，还可以考虑使用无线传感器网络技术，实现对电能质量的实时监测。
2. 数据的采集与存储监测设备采集到的数据需要进行存储，以供后续的数据分析和处理。
可以选择使用云存储技术，将数据上传到云端，实现数据的远程访问和管理。
三、电能质量改善方案电能质量改善的目标是减少电能质量问题对用户和设备的影响，提高电力系统的可靠性和稳定性。
根据电能质量监测得到的数据分析结果，制定相应的改善方案。
1. 增加稳定性可以通过安装稳压器、过滤器等设备来稳定电压，减少电压波动和暂降的程度。
此外，合理调整电力系统的参数和拓扑结构，提高电力系统的稳定性。
2. 降低谐波含量谐波是电能质量问题中的一个重要因素。
可以采用谐波滤波器等设备，对谐波进行补偿和抑制。
此外，合理设计电力系统的接地方式和绝缘措施，减少谐波的产生。
3. 平衡供电三相电压电压不平衡是导致电能质量问题的另一个原因。
可以通过配电变压器的合理布置和调整来实现三相电压的平衡。
电能质量的治理
电能质量的治理摘要: 介绍了电能质量问题带来的危害，分析了影响电能质量的原因及治理方案，以及简要叙述了电能质量的国家标准。
关键词：电能质量；治理；国家标准一、引言随着近些年冶金、化学工业及电气化铁路的发展, 大型电弧炉、电力机车、整流设备、变频装置等非线性用电设备越来越多。
这些非线性负荷及冲击性负荷, 对电力系统的/ 污染0日趋严重, 造成系统电压、电流波形的严重畸变, 三相电压、电流的不平衡度加大,电能质量下降, 给发、供电设备及用户用电设备带来严重危害, 并使国民经济遭受损害,因此对电能质量进行治理十分重要。
我国已先后颁布了6 个有关电能质量的国家标准, 即电力系统频率允许偏差、供电电压允许偏差、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度、电压波动和闪变、暂时过电压和瞬态过电压。
但在实际治理过程中面临的 1 个很重要的问题是如何根据电能质量标准依法管理电能质量。
图1：电能质量现象部分波形图二、电能质量问题的危害电网电压的波动、跌落、骤升、不平衡、谐波等除了影响电能质量敏感负荷正常工作外，还会有一下几项危害：1、使电网中的元件产生附加损耗，降低发电、输电以及用电设备的效率和使用寿命；2、导致继电保护和自动装置的误动作，并可能使电器测量仪表剂量不准；3、产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部过热；4、谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，甚至损坏；5、谐波还会导致公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，大大增加了谐波的危害性，有时会引起严重的事故；高次谐波还会对临近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声、降低通信质量；6、在电压严重不平衡时，会使对于电压过零点有严格要求的某些直流电机发生故障。
三、影响电能质量的因素1.电压偏差的产生(1) 系统电源阻抗和峰、谷负荷的存在是产生电压偏差的主要原因。
同时系统无功电源没有达到分层控制和动态就地平衡的原则就地平衡, 导致系统无功容量严重不足, 或电容器、调相机不能按照功率因数自动投切也增加了附加电压偏差。
电能质量治理方案
电能质量治理方案1. 引言在现代社会中，电能质量的稳定和良好是保障电力系统正常运行和用户用电需求的关键因素之一。
然而，随着电力需求的不断增长和电力网络扩展的需求，电能质量问题逐渐显露出来。
本文将介绍一种电能质量治理方案，旨在提高电能质量，保证电力系统的稳定运行。
2. 电能质量问题电能质量问题主要包括电压波动、电压暂降、电压闪变、谐波、电磁干扰等。
这些问题对电力系统的稳定运行和用户的用电产生了不良影响。
2.1 电压波动和电压暂降电压波动和电压暂降是电能质量问题中常见的情况。
电压波动指电网电压在一定范围内频繁地上下波动，可能导致设备损坏或者无法正常工作。
电压暂降则是电网电压短时间内降低，导致电器设备的停电或者故障。
2.2 电压闪变电压闪变指电网电压在短时间内突然波动，可能导致灯光明亮度变化、电器设备的故障或者无法正常工作。
2.3 谐波谐波是非线性负载引起的电压和电流的频率不是正弦波的情况。
谐波会导致电力系统中设备的过热、振动、噪音和电磁泄漏等问题。
2.4 电磁干扰电磁干扰是电力系统中的设备产生的电磁辐射对其他设备产生的负面影响。
电磁干扰可能导致电子设备故障、数据丢失等问题。
3. 电能质量治理方案为了解决上述电能质量问题，我们提出以下电能质量治理方案：3.1 电能质量监测系统建立电能质量监测系统，对电力系统的电能质量进行实时监测和记录。
监测系统要包括电压、电流、频率、谐波等参数的实时监测，以及对电能质量事件的记录和分析。
3.2 电力设备的优化和升级针对电能质量问题，对电力设备进行优化和升级。
采用先进的电力设备和技术，提高设备的稳定性和耐受性，降低电能质量事件的发生率。
3.3 线路的优化和维护对电力系统的线路进行优化和维护，包括加强线路的绝缘、接地等工作，降低线路故障的发生率。
同时，及时排除线路中的故障和隐患，提高线路的可靠性和稳定性。
3.4 谐波滤波器的安装在电力系统中，安装谐波滤波器来过滤谐波。
谐波滤波器能够有效地减少电力系统中的谐波水平，提高电能质量，降低谐波对设备的影响。
电气化铁路系统下的能量管理优化策略
电气化铁路系统下的能量管理优化策略近年来，随着铁路运输的快速发展，电气化铁路也越来越广泛地应用于世界各地。
相较于传统燃油火车，电气化铁路具有更高的效率、更低的成本和更少的环境污染。
然而，为了实现可持续性发展，我们仍然需要关注电气化铁路的能源消耗和能量管理。
本文将探讨电气化铁路系统下的能量管理优化策略。
1. 能量管理的重要性能量管理是指对机器和设备进行能耗监测、调整和管理的过程。
在电气化铁路系统中，能量管理的重要性不言而喻。
一方面，电气化铁路所消耗的电力与环保和能源安全密切相关，能量管理的优化将有利于减少电力消耗和降低运营成本。
另一方面，对于铁路公司来说，有效的能量管理可帮助他们更好地控制和规划电力需求，确保对可再生能源的最大利用。
2. 能量管理的挑战电气化铁路运行过程中存在许多影响能量消耗的因素，如列车速度、载重、等级、弯道曲率等。
此外，由于电力供应的稳定性和质量也会对能量管理产生影响。
因此，对于能量管理的优化，我们需要面对如下挑战：（1）数据采集问题为了对整个电气化铁路系统的能耗情况进行全面监测和分析，需要采集各种数据，如列车速度、电力质量、智能电表等。
然而，在不同的地区和不同的技术标准下，数据采集的标准和方法各不相同，标准化的数据管理至关重要。
（2）能源消耗模型电气化铁路系统中，不同的列车类型和在不同行车条件下，将会产生不同的能源消耗模型。
因此，建立一个准确的能源消耗模型，对于能量管理的效果至关重要。
（3）能量管理策略电气化铁路系统的能量管理策略包括列车出行前的计划、行车实时控制、列车长期调度和电力供应优化等方面。
这些策略需要根据实际情况和实时数据进行不断调整和优化，以实现能量管理的效果。
3. 能量管理优化策略为了应对上述挑战，我们需要采取多种策略，来优化电气化铁路系统下的能量管理。
（1）数据共享与标准化数据共享和标准化可以提高能量管理的效率，使不同的地区和公司之间更好地进行数据共享和交流。
电能质量治理方案
电能质量治理方案1. 引言随着电力系统设备的增多和能源供应的多样化，电能质量问题变得越来越突出。
不稳定的电能质量已经成为制约电力系统稳定运行和电气设备安全使用的重要因素之一。
因此，制定科学有效的电能质量治理方案对于保障电力设备正常运行和提高能源利用率具有重要意义。
2. 电能质量问题的分类电能质量问题可以分为如下几个方面：2.1 电压稳定性问题电压波动和电压暂降现象经常发生，给用户的正常用电和电气设备的安全带来了风险。
2.2 高次谐波问题高次谐波是由非线性负载引起的，会导致电气设备的性能降低，并产生热能损耗。
2.3 频率变动问题电力系统频率波动剧烈，会对电能质量产生不利影响，尤其对于灵敏的电气设备。
2.4 电能质量污染问题电能质量污染是指电力系统中存在的电磁干扰问题，给电气设备的正常运行带来了难题。
3. 电能质量治理方案为了解决上述电能质量问题，我们提出以下治理方案：3.1 电压稳定性治理方案针对电压波动和电压暂降现象，可以采取以下措施： - 加强对电力系统的检测和监控，及时发现并解决电压异常问题； - 提高电力系统的调节能力，尽量减小电压波动的幅度； - 定期对电力设备进行维护和检修，确保其正常运行。
3.2 高次谐波治理方案高次谐波问题可以通过以下方式加以治理： - 采用先进的谐波抑制技术，如装设谐波滤波器、谐波限流器等设备； - 控制非线性负载的使用，尽量减少谐波产生；- 对电气设备进行谐波响应测试，确保其能够正常工作。
3.3 频率变动治理方案频率变动问题可以通过以下措施进行治理： - 提高电力系统的调节能力，避免频率变动过大； - 采用电力系统频率控制技术，保持系统的稳定运行； - 提供备用电源，以应对频率变动引发的电能质量问题。
3.4 电能质量污染治理方案解决电能质量污染问题可以从以下方面进行： - 加强对电磁干扰源的监测和管理，减少其对电力系统的影响； - 对关键电气设备进行屏蔽和保护，防止电磁干扰的侵入； - 优化电力系统的接地设计，减少电磁干扰传导。
电气化铁路对张家口地区电力系统的影响及其治理方案的探讨
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１ ４
华 北 电 力技 术
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电气 化 铁路 对 张 家 口地 区 电力 系统 的影 响及 其 治 理 方 案 的探讨
梁志强 ， 张广 辉 ， 王 和
（张 家 口供 电公 司 ， 河北 张 家 １ ０ ５ ０ ３ ７ ０ ０） ＇
关键词 ： 电气 化 铁路 ； 波 ； 谐 负序 ； 电力 系统 ； 止 无 功 补 偿 器 （ ＶＣ） 静 Ｓ
中 圈分 类号 ： Ｍ １ ． Ｔ ７４２
文 献标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：０ ３９ ７ （ ０ ０ ０ －０ ４０ １ ０ －１ １ ２ １ ） ９ ０ １ － ４
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电能质量治理建议
电能质量治理建议
1. 监测和评估：定期进行电能质量监测和评估，了解电力系统中的电能质量问题及其严重程度。
这有助于确定治理的重点和优先顺序。
2. 电源质量改善：确保供电电源的稳定性和可靠性。
优化发电设备的运行，减少电压波动、频率偏差和谐波等问题的发生。
3. 电力滤波：使用滤波器来减少谐波污染。
滤波器可以安装在电力系统的关键位置，如变压器、配电柜等，以过滤掉有害的谐波成分。
4. 无功补偿：通过安装无功补偿装置，如电容器或电抗器，来提高功率因数，减少无功功率在电网中的传输，从而改善电能质量。
5. 合理的电网规划：在电网规划和设计阶段，充分考虑电能质量问题。
合理分配电力负荷，优化电网结构，减少电压降落和电力损耗。
6. 用户侧治理：鼓励用户采用电能质量友好型设备，如高效能电动机、变频器等，减少对电网的干扰和污染。
7. 智能电网技术应用：利用智能电网技术，如智能计量、传感器和监测系统，实时监测和管理电能质量。
智能电网可以实现对电能质量问题的快速响应和优化调整。
8. 加强管理和监管：建立有效的电能质量管理制度，加强对电力供应企业和用户的监管，确保电能质量符合相关标准和规定。
电能质量治理需要综合考虑技术、管理和监管等多个方面。
通过采取上述建议，可以有效地改善电能质量，提高电力系统的可靠性和稳定性。
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浅谈电气化铁路电能质量治理方案摘要：牵引负荷具有随机波动、单相独立和不对称的特点。
电气化铁路的电能质量问题主要包括无功、谐波、负序、电压波动与闪变。
本文将某地区电气化铁路电能质量实测数据结合该地区电气化铁路的现状和发展，进行统计分析电气化铁路牵引负荷对该地区电网电能质量的影响情况，并给出切实可行的治理方案建议。
关键词：电气化铁路；电能质量中图分类号： TM712 文献标识码：A0引言近几年，随着电气化铁路建设速度持续加快，电气化铁路机车逐渐成为了电力系统中主要的大型谐波源之一。
电力机车是单相负荷，可能引起负序问题；机车从接触网得电后经过整流装置给电机供电，是牵引供电系统中主要谐波来源；同时，电气化铁路负荷还具有阶跃性和沿线分布广负荷跨度大的特点，随着机车运行工况的不同，电力机车取流波动较大[1-3]。
牵引供电系统的谐波直接注入高压电力系统，单相交流工频牵引制式引入的负序电流，供电电压偏差等都是电流电气化铁道电能质量存在的问题。
本文对某地区内多条电气化铁路电能质量监测点对电气化铁路电能质量问题进行了数据实测和统计分析。
1某地区电气化铁路情况该地区经济发展稍滞后，线路多以普速铁路为主，牵引变电所电源引接点的短路容量较小，区域内线路交直型机车为主，有少量交直交型电力机车。
牵引变电所内装有并联电容无功补偿装置。
2电能质量标准简介（1）供电电压偏差供电电压为供电企业与用户产权分界处的电压或由供用电协议所约定的电能计量点的电压，其中的基本条款为：35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%。
如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时，按较大的偏差绝对值为衡量依据[4]。
（2）谐波标准1）谐波电压限值公共连接点的谐波电压应同时满足：a.电压总谐波畸变率THDU测量值的95%概率大值不得超过2.0%；b.奇次和偶次谐波电压含有率HRUh测量值的95%概率大值分别不得超过1.6%和0.8%[5]。
2）谐波电流限值在用户谐波发射限值的分配原则上，文献[5]和文献[8]有共同点，即认为由于用户协议容量通常与其承担的电力系统投资份额相一致，所以根据用户协议容量Si 和用户接入电力系统公共连接点处供电容量St之比分配发射限值是合理的[5]。
但两者在详细分配方法上仍有区别，主要表现在用户协议容量Si 和供电容量St的确定、多个谐波源叠加指数的确定和多个谐波源的同时系数的确定3个方面[7]。
对于公共连接点的供电容量St，文献[4]未做详细规定，这就造成了理解和使用上的误差。
目前主要有2种观点：第1 种观点认为St应采用全部供电设备容量计算，用户冷备用设备容量也应计入协议容量Si [6]；第2 种观点认为St应按照系统最小短路容量下的供电容量计算，用户冷备用容量不应计入协议容量Si[8]。
（3）三相电压不平衡度电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2%，短时不得超过4%。
该标准规定的正常ε允许值对于波动性较大的场合，应和实测值的95%概率大值对比，以判断是否合格、其短时允许值是指任何时刻均不能超过的限值[9]。
3电气化铁路电能质量现状根据实测数据研究分析某地区内电气化铁路的电能质量问题。
（1）功率因数评价因所内装有并联电容无功补偿器，牵引变电所处功率因数均能达到0.9以上。
（2）电压水平评价110kV侧按正限+7%，负限-3%考核A、B、C相电压，均在61.2~67.9kV之间。
（3）谐波水平评价1）谐波电压表1 某牵引变电所电压总谐波畸变率原边电压畸变率（%）最小值平均值95%概率大值A相0.390.87 1.38 B相0.3430.88 1.35 C相0.30.630.92某牵引变电所谐波畸变率符合文献[5]标准。
2）谐波电流在电力系统变电站110kV侧牵引馈线上测得的牵引负荷谐波电流频谱如图1所示。
以交直车为主要负荷的电气化铁路谐波电流含量较大，主要以3、5、7、9次谐波为主。
部分牵引变电所上级进线3次谐波电流含量接近10%，5次谐波电流含量最大接近6%。
图1 电力系统变电站110kV侧牵引馈线上测得的牵引负荷谐波电流频谱在该地区内，电气化铁路的低次谐波（3、5、7、9次）和高次谐波（21、23、25次）同时超标的现象存在。
低次谐波主要由电气化铁路运营的交直型电力机车产生，高次谐波超标主要由交直交型机车牵引负荷产生。
低次谐波和高次谐波同时超标的情况主要是线路上运行的交直车和交直交车混跑产生。
某地区内韶山系列交直型电力机车广泛使用，低次谐波污染较为严重。
（4）三相不平衡度评价表2 某牵引变电所电压三相电压不平衡度电压不平衡度（%）最小值平均值95%概率大值最大值牵引所0.0010.270.460.82某牵引变电所三相不平衡度符合文献[9]标准。
但随着交直交车的普及，交直车的退役，其无功、低次谐波问题将逐步改善，但负序影响会加大。
4电能质量治理方案铁路设计阶段一般采用以下几种方法预防电能质量问题：（1）当同一个牵引变电所的两个供电臂负荷相当时，采用三相-两相平衡变压器（如斯科特、阻抗匹配平衡变压器等）对负序电流的抑制能力要明显优于三相-两相非平衡变压器（如V型接线），因其次边相位角呈90°的特点，平衡变压器能够有效地减小由牵引供电系统在电力系统引起的负序电流。
（2）相序轮换技术理论上是一种减少地区负序影响的有效措施，一般为每6个牵引变电所形成一个相位循环。
不同变电所的相邻供电臂采用同一相序，以降低分相处的相位差。
不同地区要因地制宜地考虑当地电网的拓扑结构、各节点负荷实际情况，电气化铁路的建设运营阶段、运行调度等因素也应纳入综合评估。
（3）电气化铁路牵引变电所通常在设计时接受电力部门的接入评估，根据评估结果适当预留电能质量治理场地，待线路开通后测试运营后的电能质量，若有需要，进行治理。
本文研究地区的变电所已安装无源补偿装置，故建议采用混合式同相供电方案[10]治理电能质量。
混合式同相供电系统是将无源对称补偿和有源补偿相结合的同相供电系统方案，在取得有源同相供电系统相同的补偿效果基础上，极大地降低了系统成本。
有源补偿容量的降低还提高了有源系统的响应速度，动态响应速度比传统基于无源对称补偿和基于纯有源对称补偿的同相供电系统更快，适合于铁路这种变化较快的冲击负荷。
阻抗匹配平衡变压器在某地区电网中得到较多应用，本文以阻抗匹配平衡变压器为例，给出了基于该变压器的同相牵引供电系统结构，如图2所示。
图2 混合式同相供电系统设线路上负载的有功功率为Sload ，无源补偿所设计的额定负荷容量为S1，待补偿量△S=Sload -S1。
1）当△S＞0时当机车功率大于无源补偿的设计容量时，利用平衡变压器两臂负荷相等、功率因数相同时具有无负序的特点，同相有源补偿装置（AC-DC-AC装置）将待补偿量△S平分到两供电臂上，即将△S/2从β臂传递到带负载的α臂上，从而抵消△S引起的负序分量。
若负载含无功和谐波，则DC-AC兼做无功和谐波补偿，实现注入电网的负序、无功和谐波的综合治理。
假设负载为6MW，即超过无源对称补偿所设计的额定负荷3MW，AC-DC-AC变换器将1.5MW的功率从端口转移到了端口，剩下1.5MW功率仍然由端口提供，所以有源补偿电流只占负载电流1/4。
2）当△S=0时此时通过无源补偿装置即可实现负序补偿，当负载含有无功和谐波时，DC-AC只补偿无功和谐波，但不用补偿负序，有源补偿电流为0。
5结论及展望本次实测数据中，某些牵引变电站的电能质量参数已经超标或接近超标，对某地区电网的安全稳定运行带来了一定的威胁。
电铁负荷对电网影响程度与其注入电网谐波电流大小（即与机车型号及供电比车流密度有关）和PCC点短路容量（与电网结构有关）等多种因素相关。
1.低次谐波主要由电气化铁路运营的交直型电力机车产生，高次谐波超标主要由交直交型机车牵引负荷产生。
低次谐波和高次谐波同时超标的情况主要是线路上运行的交直车和交直交车混跑产生。
交直型机车的逐渐淘汰，大大减轻了牵引供电系统低次谐波和无功问题。
2.随着经济发展对铁路货运、客运的需求提升，单列机车功率的不断提高，负序问题在将来越显严重，对电气化铁道负序电能质量问题仍然需要持续关注。
3.未来电气化铁路将同时出现谐波、负序问题。
针对单一电能质量问题的电气化铁道电能质量补偿方案存在一定不足。
既有普速牵引变电所在治理电能质量时，可考虑混合式同相供电系统。
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