电铁负荷对盐州变电站造成的影响

摘 要 电力机车在现代铁路运输上起到很重要的作用，它是电力系统的一个特殊负荷用户，其负荷具有鲜明特性的，对电力系统有一定影响。在盐州变三条牵引线投运后，结合出现的一些新情况简要分析原因和应对措施。

关键词 电气化铁路；负序；三相不平衡；功率倒送；谐波

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）18-0144-02

1 对有功功率的影响

1.1 现象描述

查阅盐州330 kV变电站2011年2月份月电量报表，111州高牵线正向有功功率为161700 kWh，反向有功功率为165 kWh。119州红牵甲线正向有功功率为1155 kWh，反向有功功率330 kWh，120州红牵乙线正向有功功率为1132065 kWh，反向有功功率为495 kWh。三条铁路牵引线均出现少量有功功率倒送情况。

1.2 成因分析

电力机车在牵引工况时，牵引电机作为电动机运行，从电网吸收电能转化为动能，轴上输出牵引转矩以驱动列车行驶。

1.3 影响程度和应对措施

目前盐州变三条牵引负荷不大，有功功率倒送情况不明显，影响有限。即使日后中太银铁路加大列车密度和列车运行速度，照现在标准参考，有功倒送不会激增到威胁盐州变运行安全的程度。

2 对无功功率的影响

2.1 现象描述

查阅盐州330 kV变电站2月份月电量报表，111州高牵线正向无功功率为15180 Kvar，反向无功功率为1933635 Kvar。119州红牵甲线正向无功功率为0 Kvar，反向无功功率1343430 Kvar，120州红牵乙线正向无功功率为62535 Kvar，反向无功功率为2114310 Kvar。三条牵引线均有很大的反向无功功率，它们三条牵引线的反向无功功率占盐州变9条110 kV出线的80.3%。

2.2 成因分析

由电网引出的牵引线在多数时间段轻载状态（空载）。因为输电线路既能产生无功功率（由于分布电容）又能消耗无功功率（由于串联阻抗），输电线路的容性无功只由线路长短和电压确定，感性无功取决于负荷大小。

2.3 影响程度和应对措施

宁东电网中的感性无功功率要能平衡盐州变三条牵引空载线路容性无功的不良影响，所连接系统必须要有充足的感性无功来平衡。盐州变目前有两台30 MVar电抗器，完全满足三条牵引线的感性无功需要。防止接地故障时，线路暂态电容电流过大，造成第二次故障。

3 对电气设备的影响

3.1 现象描述

2011年3月21日14时，盐州330kV变电站后台显示120州红牵乙线IA=49.12 A，IB=20.14 A，IC=67.28 A，三相电流不平衡。

UA=66.11 Kv，UB=66.03 kV，UC=65.72 kV，相电压正常。

3.2 成因分析

1）在查阅大量资料后，具体原因如下：我国电气化铁路采用27.5 kV工频电压，高压侧是110 kV或220 kV。牵引变压器常用有五种接线法：单相接线、Yn/d11接线、V/v接线、阻抗匹配平衡接线。

2）虽然牵引变压器很多种接线，但无论哪种都没能很好的解决三相严重不平衡的问题以及由其产生的大量负序电流。

3.3 影响程度和应对措施

1）大功率电力机车产生的三相不平衡负荷和负序电流对电网正常运行带来一定影响。

2）不管如何采取措施，由于电力机车的特殊供电方式，三相不平衡和产生大量的负序电流不能从根本上消除。目前对拥有两台容量为240 MVA主变压器的影响不太明显，在可承受的范围之内。

3）运行人员需要定期对110 kV母线、引线，特别是隔离开关动静触头、引流线与刀闸连接处，主变压器出线套管处进行红外测温。

4 对继电保护装置的影响

4.1 现象描述

2011年3月16日15点52分09秒，盐州变后台机报警：111州高牵线距离保护启动，零序保护启动。10秒后保护启动信号均复归。A、B两相电流突然增大，零序电流变为0.059 A，达到零序保护启动值，判别元件判定为区外故障，零序保护闭锁未能出口。

4.2 成因分析

两相电流突然增大一相基本为零的原因跟牵引变压器的接线方式和对电力机车单相的特殊供电方式有关。

在电力机车突然驶入或离开变电站供电区间内的接触网，电力机车启动和停止时对电力系统有明显的冲击性，供电线路电流值在瞬时由零突变为负荷电流值或由负荷电流突变为零。这些突变量造成盐州变保护装置启动的直接原因。

4.3 影响程度和应对措施

1）据统计，120州红牵乙线零序和距离保护启动最为频繁，平均在2.6次/天。在2011年3月16日一天启动次数高达5次。每次启动10秒左右后均自行复归。

2）盐州变采用的是微机保护装置是由各种电子元器件及半导芯片构成的弱点工作回路，因此很容易受到站内高压设备、电力系统高次谐波的影响，严重时造成继电保护装置的误动和拒动。

3）对盐州变运行人员来说，为了保证铁路牵引线微机型继电保护时刻都能对故障做出正确的反应。

5 谐波的影响

5.1 谐波电流

我国电气化铁路大量采用“交--直”型电力机车，其功率输入侧采用相控整流技术向供电网注入大量谐波电流。

5.2 谐波电压

根据资料文献来看，铁路负荷产生一定量的谐波电压，会导致电压畸变。电压等级越低的，电压畸变率越高。

5.3 影响程度和应对措施

1）由于没有监视测量装置，未能取得准确数据，所以不能对谐波电流、电压超标值和具体的影响程度做出评估。

2）要解决电力机车电力电子装置产生的谐波污染，对盐州变来说可加装谐波监测装置，对易受高次谐波影响的设备加强巡视力度。同时要求铁路部门在谐波源牵引变装设无功补偿设备和谐波抑制装置，采用更技术先进的电力机车，确保盐州变运行安全。

6 结论

电铁负荷对电力系统的影响不但与系统结构、容量大小关系较大，而且还与铁路运量增长、运行方式及牵引变压器的接线方式有一定关系。因此，面对电气化铁路带来的不利影响，我们要充分研究和处理这些的问题，使电气化铁路对电力系统的影响控制在合理水平。变电站要根据实际情况采取相应的措施，运行人员要提前了解电铁的有关信息，关注有关牵引线的各类告警信息，在日常巡视维护工作中多注意设备运行情况，及时把隐患消除在萌芽状态。这不仅保证盐州变的运行安全，也有利于中太银铁路盐池段的正常行车安全。

参考文献

[1]赵玉婷，张健，秦文萍.电气化铁路对电力系统谐波的影响研究[J].山西电力，2010（2）.

[2]付艳华.变电运行现场操作技术[M].中国电力出版社，2004.