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摘　要　文章首先指出了电气化铁道供电系统应该满足的要求,接着介绍了该系统的优点和缺点,并分析了电气化铁道供电系统负序电流,其中包括牵引变压器各绕组电流相互关系、馈线电流与负序电流的关系、实际运营情况等方面.最后,文章还根据系统运行存在的问题,提出了减少和抑制负序电流的策略,包括采用负序电流保护的方式、科学调度和合理安排行车、采用单相电能质量控制设备等措施,希望通过这样的探讨分析能够对实际工作提供借鉴和参考.

关 键 词　电气化铁道　供电系统　牵引变压器　负序电流

中图分类号：U223.6文献标识码：A

0引言

电气化铁路诞生于上个世纪五十年代,由于适应了市场的需求,运行成本较低,其运用范围也越来也广.目前在电气化铁道中,负序电流对铁路运输会产生很大的影响,为了降低这种情况的发生,一般采用电容补偿装置抑制高次谐波,效果比较明显,系统功率因素也得到了很大的改变.但仍然存在着列车运行方式临时变化,电容补偿为固定容量等问题与不足,今后在实际工作中,需要采取相应的措施来减少和抑制负序电流,为系统的正常运行创造良好的条件.

1电气化铁道供电系统应该满足的要求

在额定负荷连续运行中,汽轮发电机电流差不能超过额定值的10%,水轮发电机和同步调相机三相之差不能超过额定值的20%,任一相的电流不得大于额定值.在低电压运行时,各相电流之差可以大于这些规定值,具体数值应该根据实验来确定.

2电气化铁道供电系统的优点和缺点

（1）优点.在列车运行过程中,能够实现对能源的有效利用,达到节约能源的目的；能够提高列车运行质量,使列车稳定、快速地运行.由于电力牵引制动的功率大,从而提高了列车运行过程的安全性,在行使过程中,还能够实现对电力牵引的自动化控制,方便列车的运行,提高运行的安全水平.

（2）缺点.基本建设规模较大,投资比较多,对电力系统会产生不利影响,牵引用电是单相负荷的形式,会产生较大的负序电流,并且,电力机车功率因素较低,高次谐波含量较大,给电力系统的正常运行带来严重的不利影响.此外,还会对沿线通讯造成一定的电磁干扰,检修工作比较麻烦,给铁路正常运行带来不利影响.

3电气化铁道供电系统负序电流分析

为了对供电系统负序电流进行全面的分析,下面将借助对称向量的分析法,对各绕组电流相互关系、馈线电流与负序电流的关系进行详细分析,并介绍实际运行情况,然后提出相应的解决方案.

（1）牵引变压器各绕组电流相互关系分析.就其所采用的形式来看,供电系统牵引变压器有两种形式,一种是SCOT三相-两相接线的牵引变压器,另一种是Yd11接线的三相交流牵引变压器.在这里只讨论第一种情况,即SCOT牵引变压器各绕组电流之间的相互关系.在一般情况下,根据对称分量法进行计算,可以得知负序电流等于零.也就是说,在这个时候,注入到电网的负序是零,不会对电力系统产生任何影响.在供电系统当中,线路的参数是相同的,但机车会不断地运行,其位置会发生不断的变化,所以二者之间会发生移相,在这个过程中,可能会产生很大的负序电流.尤其是当机车相距较大的时候,一个在供电首端,一个在末端,在这时,相距差是最大的,对负序电流的影响也是最大的.

（2）馈线电流与负序电流的关系分析.馈线电流和负序电流的大小有着紧密的联系,不仅和二者的相（下转第193页）（上接第188页）位有关,还和二者的幅值有关.现在对以下几种不同情况进行分析,设定移相造成某一时刻的滞后角度为,的滞后角度为.第一种情况是,当馈线电流幅值相等,阻抗移相角相同的时候,也就是等于,等于的情况,通过分析可以得知：铁路线上的每个变电所供电距离约为50km,对复线来说,机车的牵引负荷、运行速度、密度是一样的时候,上下行的左侧与右侧负荷电流大致相等.机车在行使的过程中,如果处于合适的位置,等于.这时候,负序电流的大小为0.第二种情况是,馈线电流幅值相等,阻抗移相角不相同的时候,也就是等于,≠的情况,通过分析可以得知：负序电流是由机车位置所引起的,一个位于距离变电所较远的地方,一个位于较近的地方,在这时候,负序电流的大小为2（）/2.第三种情况是：馈线电流幅值不相等,阻抗移相角也不相同的时候,也就是≠,≠的情况,通过分析可以得知：事实上,这种情况是常态,大部分情况是这种状态,所以,分析负序电流的大小具有重要的现实意义.在分析的时候,不管这四个量谁大谁小,其结果都是一样的,负序电流的大小为.

（3）实际运营分析.根据某路段运行的实际情况,对电流值进行实际测量,得出SCOT变压器馈线电流和负序电流具体的测量值：序号1,IA为134,IB为112,IA-为20；序号2,IA为90,IB为110,IA-为18；序号3,IA为156,IB为100,IA-为58；序号4,IA为121,IB为68,IA-为52；序号5,IA为110,IB为126,IA-为14.从这些测量数据可以得知,实际测量值和理论分析值没有多大的差异,几乎是相等的,这更进一步证明理论分析是准确的,与实际情况相当吻合.

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（4）解决方案.通过以上的介绍和分析可以得知,运用SCOT变压器之后,系统可能会产生很大的电流,对系统运行产生很大的影响,在实际工作中不能忽视,必须采取相应的措施解决这一问题,降低电流,促进系统的正常运行.根据存在的问题,结合系统的实际情况,笔者认为可以采取以下几种解决方案.

第一,采用负序电流保护的方式.如果系统三相不平衡,并且达到一定程度的时候,尤其是出现故障的时候,负序电流滤波器会产生一个信号,并且可以作为故障时保护元件的启动信号.此外,如果变压器出现不对称短路的情况,信号还可以作为后备保护设备,但是会影响到正常的行车.

第二,科学调度和合理安排行车.采用SCOT变压器之后,阻抗移相角几乎是相等的,并且,只要两相上的馈线电流相等,注入到电网的负序电流就很少,甚至几乎为零,可以将此忽略不计.该方式切实可行,并且操作简单,也是最经济的一种方式,在实际工作中值得采用.因此,铁路部门需要努力提高营运水平,做好调度工作,对上下行行车密度和运量进行科学合理的安排.通过采用这种方式,能够保证低压侧两条母线上的电流负荷曲线一致,从而尽到最大的可能减少牵引负荷对电力系统的不良影响,促进系统正常地运行和工作.

第三,其它方案.例如,采用单相电能质量控制设备,尽量减少对系统的影响,促进系统的正常运行.此外,还可以采用提高牵引电机供电质量的方式,促进机车处于最佳的运行状态.不过,该技术还处在初步运用状态,还有不成熟之处,将来需要进一步研究和完善,以促进其发挥更好的性能.

4结束语

总之,牵引供电系统是铁路最主要的供电方式,在电气化铁道当中,负序电流的大小与多种因素有关,包括系统容量、铁路运量增长、运行方式等因素.今后在实际工作中,应该根据其影响因素,采取切实可行