高速铁路对电力系统的影响

摘要：随着社会的不断发展，高铁事业也得到很快的发展，高速铁路事业的进展对电力系统的影响也逐渐显露。电气化铁路的最大特点就是线路存在很大的轴向波动性和方向移动性，在正常运行中会对铁路电力系统运行产生很大影响，使其接入点稳定性和可靠性降低，在高速鐵路的运行中对供电系统产生了更大的挑战，为了适应高速铁路事业的快速发展，我们需要联系电力系统和供电设备的建设，采取相关措施进行有效管控。文章对高速铁路供电模式和对电力系统产生的影响和如何正确预防做出相关探讨。

关键词：高速铁路;电力系统;影响;措施

【正文】

高速列车在较大的波动性和机动性下，负载的特点是大功率单相整流器具有冲击性，接入电网后在电力系统运行中产生大量负序电流和谐波，对电网的稳定和接入点的安全构成威胁，如果没有有效的控制措施将影响电力系统。

一、高速铁路供电系统

1.1高速铁路供电原则

高铁供电系统是铁路运行系统中不可缺少的一部分，但在高速铁路的运行过程中需要的电流和电压往往过高，在系统的运作工程中时常会存在相关安全问题。首先在高速铁路供电系统工作中最为重要的就是安全问题，任何过程的开展都离不开生命安全教育。其次在我国当下高速铁路飞速发展的进程下，需要的供电量也会持续增长，在供电系统的安装中需要为日后可能必须的供电量进行预算。因此为了保证高铁电路系统的安全性，在配电房中要留存部分空间来为未来可能出现的低压配电房做好准备工作，我们需要在供电系统的容量设计环节就能对未来可能达到的最大用电负荷进行预算，保证供电系统在高铁高峰期也能保持稳定运作。

1.2高速铁路负荷特点

高速铁路对供电系统来说一种相对特别的大功率负荷，由于高铁系统的负荷特点会导致对其他供电系统产生一定影响。高铁供电系统存在较大的波动性，在运行实况中列车的启动加速、减速、负载量都存在不确定性，不同时段和路段中铁路的运行状况也大为不同。并且高铁的牵引功率较大，我国高铁事业的不断建设发展也意味着在高铁运行中需要更多的牵引动力。由此可以看出影响我国高速铁路供电系统和其他供电系统的因素主要存在于高速铁路在运行中所产生的负荷波动和牵引功率。

二、高铁对电力系统造成的影响

2.1电力变压器的影响

高速铁路中机车产生的各种高频次电磁谐波和大电流与电力变压器中的绕组接触会直接造成较大的电能损耗，同时它也会直接引起绕组外壳或内部的紧固件的快速发热，导致新型电力机车变压器绕组出现各种局部性的过热损坏现象，加快变压器的老化，削减其使用寿命。另外，负序输出电流波动会直接引起动力电网三相输出电流不对称波动现象，导致电力变压器电网输出电流功率稳定不足和电网容积综合利用率明显减少。

2.2负序电流对电力系统的影响

负序电流主要会对继电保护设备的操作产生一定的影响，从而造成供电系统的运作停滞。如果两个常规继电保护必须同时转换成作为电流锁定保护状态就可能会容易出现继电保护装置启动失灵。但是当存在高速铁路中的正负序列的电流不稳定处在闭锁电流滞后保护状态时，如果这时就会出现电流冲击断电现象，很容易有可能这就是因为继电保护装置的发生跳闸断电现象，那么同期使用继电保护驱动装置的工作可靠性和工作稳定性就可能会大大降低。

2.3输电线路的影响

在高铁电路系统中因其谐波分布会对高铁输电系统线路周围造成主要电场影响，在高铁的正常线路运作运行状态下，因为中国架空高铁输电系统线路与高铁地面之间不会存在密切相关的电势差，会因此让周围线路出现或大或小但仍能持续稳定的周围电场。例如当中国架空高铁输电系统线路运行穿越中国高速铁路时，受到高铁物料材质和线路结构的特殊条件影响，该输电线路的周围电场谐波分布会因此产生一定的频率波动，这种瞬时性的波动会导致供电系统无法稳定运作，对处在该环境下的生物造成不可逆转的损伤。

三、高速铁路电力系统改善措施

3.1增大电网供电容量

建设更大容量的电网更有助于实现高速铁路的供电工作，通过承载更高的电压来实现大短路容量。就此通过大容量电网来降低负序电流和谐波在输电线路缠上产生的电压影响，最终实现降低高速铁路供电系统中高电压和高负荷波动对其他电力系统的影响，避免负序电压和谐波电压变率超标问题。我国目前在高速铁路供电系统采取的是110kv的供电系统，但该类供电系统的短路容量较小，不容易满足我国在高速铁路中对供电的需求，并且会对其他供电网络造成不必要的影响，我们应该通过对铁路建设中对供电容量的扩大来保证高速铁路的发展。

3.2抑制谐波

谐波不仅会对电力系统造成影响，还会在一定程度上对变压器和高铁列车寿命造成损害。首先我们可以将变流器多脉冲化，以此来降低谐波的产生次数和含量。其次需要通过采用借助有源整流谐波变压器供电绕组的转移项技术来有效抑制整流谐波，同时还需要把高速铁路牵引电力系统和其他铁路电力系统之间进行严格区别划分，电铁化的牵引机车应该实现专线并行用电。同时在高速动车组上应该安装一个有源整流滤波器，通过对供电臂中的电流调节来保证供电臂负载平衡。

3.3轮流换相

通过采用轮流降压换相这种措施后还可以通过改变高铁牵引传动供电控制系统及其接入高铁电力系统的牵引电压及其相序性从来对高铁电气系统运行中的牵引负序电压问题从而起以得到有效抑制缓解作用，并且不需要额外的成本消耗。采取轮流换相之后进入电力系统的负序电流可以降低40%左右，就其他国家情况而言，已经设立多个提供不同相序电流的牵引变电站来确保不同变电站产生的负序电流部分抵消。

总结

铁路建设直接关系到我国经济建设，同时也和我们日常生活中的出行安全息息相关，铁路部门必须对高速铁路的供电质量高度重视，正确看待在我国高速铁路中电力系统产生的不利影响，联系实际来对这些问题采取措施，解决高速铁路供电系统对其他供他系统带来的危害。

参考文献：

[1]熊育民. 高速铁路电力系统优化设计方案研究[D].华中科技大学，2011.

[2]孙万平.高速铁路电力贯通线并网技术研究[J].中国战略新兴产业，2018（16）：223.

作者简介：王珊 女 山东潍坊 汉 1990.10 本科 电力系统 海南电网公司海口供电局 工程师。