我國的電氣化發(fā)展經歷了3個大時期。1961年8月15日，我國第一條電氣化鐵路寶鳳段通車，采用工頻電線單相電流制，起步就步入了視界先進行列。此后陸續(xù)建成了陽安線、襄渝線、石太線、寶成線等電氣化鐵度。1980年底，共建成電氣化鐵道1676公里，發(fā)展速度十分緩慢。從改革開放后，電氣化鐵路才迎來了蓬勃發(fā)展的春天，開始從山區(qū)向平原，由標準低的邊緣地區(qū)向主要的長達干線發(fā)展。

 

　　我國的高鐵從2008年的8月京津城際開通為標志，最高運營時速350公里。2009年12月武廣高鐵開通，2010年2月鄭西高鐵開通，2011年6月，京滬鐵開通，2012年12月哈大開通，同期京廣也全線開通。2013年寧杭、杭甬、津秦、廈深、西寶等一批高速鐵路投入運營。2014年貴廣、蘭新、南廣投入運營。2015年成渝、合福、京津延伸線、哈齊、津保、海南西環(huán)等投入運營。2016年鄭徐、滬昆、云桂投入運營。從我國第一條電氣化鐵路開始，到現在已經有56年的歷史，我國現有電氣化鐵路7.71萬公里，高速鐵路2.2萬公里，牽引用電500億度。建成了世界一流的鐵路供電網，2012年超越了俄羅斯，規(guī)模是世界第一。

 

　　根據我國中長期鐵路發(fā)展規(guī)劃，到2020年，我國鐵路營運里程達到15萬公里，電氣化里程達到11萬公里，到2030年我國電氣化的里程將會達到15萬公里。要提高電氣化的供電效率，改善供電的電能質量，節(jié)約能源是鐵路經營增長方式根本轉變的重要內容。

 

　　國內外鐵路牽引電流電壓制方面主要有三種，即：直流制、單項低頻交流制和單項工頻交流制。不同電流制式又對應不同的電壓制式，直流制分750V、1500V，3000V等。交流度制分為15KV，16.7Hz單相交流，還有11-15KV，25Hz單相交流。25KV單項工頻交流。在這里，15KV，十六又三分之二赫茲主要以德國為主。11-15KV，23赫茲美國為主。這三種牽引電制式因為使用的目的不同，標稱電壓也不相同。在歐洲執(zhí)行的是歐標50163牽引供電系統(tǒng)的電壓等級。在我國執(zhí)行的是（GBT10411）咱們城市軌道交通直流供電系統(tǒng)這個標準，還有一個國標1402，鐵路干線電力牽引電流電壓。目前不同的制式在世界的分布不同，主要用的是20-25千伏單相工頻交流制，我們國家的起步就走到了世界的前列。

 

　　我國電氣化鐵道至今已經形成了山區(qū)、平原、重載、200公里客專、300公里客專等不同特點的電氣化鐵路。同時外部電源環(huán)境的不同，變壓器界限形式的不同，對電源系統(tǒng)造成了不同的影響。牽引負荷根據其波動量的大小，可以再細分成以下幾種類。

 

　　一，山區(qū)鐵路。山區(qū)鐵路的典型是沖擊性負荷鐵路，單線線路沖擊性尤其明顯。通常山區(qū)往往是省界或者區(qū)域電網分解位置，都屬于供電網的末端，對于電力網末端的沖擊性負荷，對于整個電網的負荷波動，就會造成比較大的影響。

 

　　二，平原鐵路。平原列車運行比較緊密，牽引變壓器容量與山區(qū)鐵路相當，但負荷的不均衡度較山區(qū)鐵路有所好轉。相應電力網一般比較發(fā)達，裝機容量比較大，有足夠的空間來承受電鐵負序和諧波的影響。一般采用110千伏外部電源。

 

　　三，重載鐵路的情況與山區(qū)鐵路近似，較為明顯的有沖擊性負荷，高峰負荷發(fā)生在大列運行的區(qū)段。牽引變壓器的容量在峰值的時候可達到63兆，牽引點變電所外部電源電壓110千伏，已經達到了傳輸容量的極限。往往在這種情況下，在重載的情況下，往往要考慮采用改變電壓等級，要采用220千伏，甚至330的電壓等級。

 

　　四，針對200-250公里客專，一般采用220KV千伏的電源進線，若采用110千伏，也要對電網后續(xù)干擾，這些負荷進行要進行考核才能確定。

 

　　五，300公里，咱們采用的電動車組，目前按照4分鐘追蹤進行預算，牽引變電所的安裝容量達到63-75兆。如果采用3分鐘追蹤，遠期的時候變壓器容量就會達到90兆以上，顯然對110千伏，最大承重量63來說，已經達到了瓶頸，要采用220千伏電網。

 

　　目前，電氣化鐵道主要電能質量問題，主要關注諧波和負序。目前負序按照國表15543，電能質量三相電壓不平衡來執(zhí)行。正常情況是2%，最大負荷情況是4%。

 

　　國外諧波標準，在英國執(zhí)行G5/4，在這里面美國執(zhí)行IEEE，目前用的比較廣的是519，也就是2004版。雖然是519，但應該是2004版的。國外的諧波標準相對比較包容性，IEC橫標準用電壓衡量。奇次諧波還是偶次諧波都給出了明確的數值。歐標50160跟IEC基本一致。在歐標50160中要求衡量，每次諧波10分鐘95%的平均方均根值，不要低于表2給出的值?？傊C波電壓畸變率，THD應該小于等于8%，我國這部分相當苛刻，現在是2%。為什么說電鐵要走出國門，國外比我們放得開，國內反而摳得比較緊。英國是對電力系統(tǒng)諧波問題認識比較早的國家之一。英國早在1976年就頒布了EngineeringRecommendationG5/3作為對電力系統(tǒng)諧波限制標準之一,為我國和其它國家的諧波標準制定提供了實際經驗，具有很大參考價值。我國的GB/T14549-93就是在參考英國的G5/3基礎上制定的。英國于2001年在G5/3的基礎上正式頒布了EngineeringRecommendationG5/4，對G5/3的很多方面進行了修訂。美國IEEE工業(yè)應用協會自1973年起開始制定諧波標準，并于1981年發(fā)布了第一版IEEEStd519-1981。1986年將"導則"更新為"推薦方法"。這就是目前國際上廣泛使用的IEEEStd519-1992，當前版本為IEEEStd519-1992（2004）。

 

　　我國電氣化鐵路采用單相工頻交流制，接入公用電網。因采用換相接入方式，牽引變電所出口和分區(qū)所處均設置電分相。

 

　　由于使用電力系統(tǒng)三相中的兩相分別通過供電臂向電力機車供電，為不對稱負荷，造成三相不平衡，即負序。

 

　　電分相造成列車速度和牽引力損失，列車過分相引起暫態(tài)過程對安全運行產生不良影響。

 

　　電壓偏差，電氣化鐵路，尤其是交直交的機車對電壓要求非常高。根據這張圖可以看出來，機車發(fā)出的功率和牽引板上的電壓有很大的關系。當車在22.5千伏的時候，動車組在22.5千伏的時候，是滿功率在運行。只要低于22.5，比如到20千伏，甚至到了19千伏，可以看出來功力馬上就降到了80%，不可能滿功率發(fā)揮。

 

　　諧波，目前是鐵路行業(yè)現在發(fā)現，碰到越來越多的問題。隨著動車組的開行，前一段時間在京秦出現了一個問題，由于供電臂比較長，空載的情況下，電容效應比較大，出現了諧振，造成我們供電臂沒有辦法運行，我們當時考慮，采用了諧波治理裝置。在TR和FR之間裝了一個諧波治理裝置，這套裝投用以后，運行非常良好

 

　　隨著鐵路快速發(fā)展，電力系統(tǒng)對電鐵電能質量又提出了一個新要求。電能質量問題從始至終都伴隨著電氣化鐵路的發(fā)展，隨著電氣化鐵路目前裝備的提升，對電力系統(tǒng)的要求，基本能夠達到要求。另外一個方面，對電力系統(tǒng)要求，迫使電力系統(tǒng)提升了自己的能力。目前鐵路的大發(fā)展也帶來了電力系統(tǒng)的大發(fā)展。我們和電力系統(tǒng)是相生相融的關系，鐵路發(fā)展離不開電力系統(tǒng)的發(fā)展，反過來說，電力系統(tǒng)也離不開我們鐵路系統(tǒng)的發(fā)展。