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原文传递电气化铁路接入对电网电能质量的影响评估及治理研究

论文题名：	电气化铁路接入对电网电能质量的影响评估及治理研究
关键词：	电气化铁路;接入模式;电网;电能质量;谐波治理;静止无功补偿器
摘要：	电气化铁路具有运输能力大、消耗能源少、行驶速度快等优点，但高速发展的电气化铁路对电网的影响越来越受到关注。电气化铁路负荷产生谐波电流、负荷波动、负序电流等问题，影响电力系统的安全运行。为了满足国家相关标准中对电气化铁路电能质量的规定，研究电气化铁路机车牵引负荷引起的谐波负序问题及其对电力系统电能质量的影响，并进一步研究治理方案和需采取的措施，无论对铁路部门还是对电力部门都具有十分重要的现实意义。　　本文首先分析了电气化铁路研究意义，综述了电气化铁路电能质量研究的发展现状和国内外现有的治理方法与案例;总结了电气化铁路电能质量评估流程，列举了电能质量国家标准规程中对电气化铁路谐波和负序的要求;对电气化铁路牵引供电系统的主要组成部分——牵引变压器和电力机车分别进行了数学分析和建模仿真，分析其特性及其在牵引供电系统中引起的谐波和负序问题，为评估和治理电气化铁路电能质量打下了基础。　　本文基于某供电公司“大型冲击负荷和电气化铁路接入系统评估及治理技术研究”项目，以某城市五条电气化铁路十四个牵引变电所为例进行电能质量分析。某城市电网规模较大，使得仿真时间较长，对其边界节点的外围部分进行等值化简，从而降低仿真规模、提高仿真效率。使用PSCAD/EMTDC软件，对牵引供电系统带有对称负荷和不对称负荷接入等值电网运行进行了仿真，研究了牵引供电系统产生的谐波和负序等电能质量问题。通过电能质量评估可知，电气化铁路在较大负荷条件下，负序电流很大，不对称负荷运行时电流不平衡度最大可达百分之百，对电力设备造成极大损耗，严重时可导致设备损毁;谐波电流值和电压不平衡度在特定情况下会超过国家标准限值。实例中电能质量问题较为严重，需要采取治理措施。　　静止无功补偿器SVC通过动态调节晶闸管导通角控制无功功率的输出，能够降低电压电流的不平衡度，校正功率因数，提高电力系统静态稳定性和动态稳定性。本文采用SVC对电气化铁路机车负荷在电网中引起的谐波和负序问题进行治理。SVC可以安装在电气化铁路的牵引供电臂侧、牵引变电所进线侧，以及变电站的电铁供电侧。SVC安装在不同位置的治理效果是不同的。安装点的选择应根据实际情况及治理目标来确定。本文从理论研究和仿真验证两个方面阐述了SVC对谐波和负序的治理效果，基于不同安装位置提出了四种治理方案。通过仿真对比其治理效果发现，将SVC安装在牵引供电臂上时对谐波和负序的治理效果最好，且FC装置的接入电压等级低，绝缘要求降低，更利于补偿牵引网的电压损失。SVC具有连续快速调节无功的特性，在电力系统受到扰动时，能有效改善其稳定性，增强电压稳定性，提高暂态功角稳定性，并提高系统输电能力，使电气化铁路能够更加稳定、安全的运行。
作者：	刘莹
专业：	电力电子与电力传动
导师：	王辉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文