深度解析高鐵電能質(zhì)量問題！

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時間：2016-11-17分享加入收藏關(guān)注：-

          2016年8月13日，由北京西開往深圳北站的G79次高鐵發(fā)生停電故障，上千人被困在40+℃的車廂內(nèi)，持續(xù)近2小時，不少孩子和老人出現(xiàn)了不適和脫水現(xiàn)象。高鐵安全穩(wěn)定運行與其電網(wǎng)電能質(zhì)量密不可分，如何保障高鐵電網(wǎng)電能質(zhì)量成為了當下討論的熱點。

圖1    2020年高鐵規(guī)劃圖

          到2020年，中國將新建高速鐵路1.6萬公里以上，形成以“四縱四橫”高鐵為主骨架的快速鐵路網(wǎng)，現(xiàn)在高鐵運行時速達到300km/h，提速至350km/h的呼聲也在不斷增強。

       高鐵的安全穩(wěn)定運行與高鐵電網(wǎng)的電能質(zhì)量密不可分，電能質(zhì)量問題可以導致電網(wǎng)電力故障和列車電力設(shè)備故障。要想弄清楚高鐵電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題首先需要了解一下高鐵的驅(qū)動原理。
       一、高鐵驅(qū)動原理：
       牽引供電系統(tǒng)為高鐵提供電力，高鐵依靠電力來獲得動力。基本原理為：高速列車通過受電弓與接觸網(wǎng)接觸將高壓交流電取回車內(nèi)，然后通過變壓器降壓和四象限整流器轉(zhuǎn)換成直流，在經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換成可調(diào)幅調(diào)頻的三相交流電，輸入三相異步/同步牽引電機，通過傳動系統(tǒng)帶動車輪運行。

圖2    高鐵驅(qū)動原理

       二、高鐵電能質(zhì)量分析：
       高鐵是一種特殊的大功率單相負荷，對于三相對稱的電力系統(tǒng)來說，高鐵牽引負荷具有波動性、非線性、不對稱性等特點。
       1、負荷波動與沖擊
       列車在運行中的加速、惰行、制動等因素都會引起牽引變電站負荷的波動，特別是列車從一個供電支變換到另一個供電支時，其瞬間造成的負荷波動和沖擊是非常巨大的，巨大的負荷波動和沖擊會引起電網(wǎng)電壓的異常波動。圖3是高鐵牽引變電站24小時內(nèi)有功功率變化情況，可以看出高鐵牽引變電站負荷波動和沖擊非常大。

圖3    牽引變電站有功功率曲線

        2、非線性
       從高鐵的驅(qū)動原理可以看出，高鐵采用交-直-交的PWM變流器技術(shù)，把工頻交流電經(jīng)過整流逆變轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)幅調(diào)頻的三相交流電為牽引電機供電，這是一個非線性的過程，不可避免的會產(chǎn)生的大量的諧波。此外，整個列車電源還要向車內(nèi)的空調(diào)、照明等非線性負荷供電，這些非線性設(shè)備也會產(chǎn)生大量的諧波。
       3、不對稱性
       高鐵采用單相供電制，且牽引網(wǎng)兩個供電支的負荷不可能保持一致，因此對于三相電網(wǎng)來說，屬于不對稱性負荷，會產(chǎn)生負序電流，造成牽引變電站外接電網(wǎng)三相不平衡。

          三、高鐵電能質(zhì)量危害
           高鐵在行駛過程中產(chǎn)生的諧波、負序分量以及電壓波動等電能污染，對高鐵電力系統(tǒng)的安全性、可靠性造成了嚴重的影響。高鐵電網(wǎng)電能污染對高鐵電力系統(tǒng)主要有以下影響：
          1、影響電網(wǎng)的安全性和可靠性：高鐵列車運行產(chǎn)生的大量高次諧波通過牽引變壓器注入牽引變電站，引入電力系統(tǒng)，并與系統(tǒng)的“背景負荷”產(chǎn)生的的負序源疊加，使得系統(tǒng)內(nèi)部電網(wǎng)的3次、5次諧波在諧振時嚴重放大，進而導致電網(wǎng)故障；
          2、影響電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運行：高鐵牽引負荷產(chǎn)生的諧波和負序分量會造成設(shè)備損壞，減少設(shè)備壽命或降低效率，甚至會對計算機、通信、電力系統(tǒng)繼電保護裝置等設(shè)備造成工作失誤或性能劣化，可能導致越級跳閘而擴大事故或者導致主變、線路跳閘。
          可以看出高鐵電網(wǎng)電能污染不僅影響鐵路自身小局域電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定，也會通過牽引變電站對外部電網(wǎng)造成影響。無論是對自身電網(wǎng)還是對外部電網(wǎng)的影響，Z終都會威脅到高鐵運行的安全與穩(wěn)定。

          [北京領(lǐng)步]是專注企事業(yè)單位用電異常問題治理的專家，致力于開發(fā)前端技術(shù)和產(chǎn)品，推動整個諧波治理行業(yè)。為各類諧波治理用戶提供“24小時技術(shù)咨詢”“免費檢測分析”“方案設(shè)計與性價比評估”，了解更多<諧波治理>方案，歡迎點擊我們的在線客服進行咨詢，或者直接撥打全國統(tǒng)一服務(wù)熱線400-056-5258，我們期待您的來電！

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