今年7月1日，国家"十五"重点建设项目京沪电气化铁路正式运行。当日上午10时08分，列车进入徐州枢纽电气化段，强大电流从徐州电网经110千伏徐州北牵引站送入铁路电气化系统，K45次列车以170公里/小时的时速向南方飞速行驶，徐州电网各项运行参数正常，未受任何影响。
电气化铁路的用电特征
电气化铁路供电和向公网用户供电有着本质的不同。在电气化铁路中，电铁机车在用电过程中产生大量的谐波与负序电流，且电铁机车沿铁路移动用电，产生的危害性远比其他谐波源更为严重和广泛，如不能得到及时治理，将影响全网。2005年6月22日17时08分，瑞士联邦铁路局与意大利接壤的泰辛州电气化铁路内部系统电压突将，造成连锁反应，使公共电网供电失衡；造成南方电力过多，北方电力不足，自动装置动作切断了阿尔卑斯发电厂的正常供电，最终造成瑞士南部以及意大利的泰辛州大面积停电，同时瑞士全国铁路停运；1964年我国第一条电气化铁路宝凤铁路运行后，电气化铁路引起的谐波、负序、功率因数和负荷波动等问题就严重影响了电网、发电机组的正常安全运行。随着电铁运量的增加和接入区域电网的不断扩展，电铁谐波对电力公网的危害会更加严重。因此，化解电气化铁路对公共电网的影响成为电网企业所要解决的重要课题。徐州电网作为国家电网"西电东送"枢纽和江苏电网"北电南供"的起始点，电网稳定十分重要，为此，徐州供电公司电力设计院等部门组织精兵强将，广泛调查电铁机车运行中产生的谐波与负序已引发过对电网的一系列危害，并着手研究解决。
治理谐波和负序电流
按照京沪铁路使用的SS型机车采用的参数，电力机车正常运行时产生三、五、七等次谐波作为其特征谐波，其中三次谐波含量超过15%，而公网系统中大量用于补偿无功功率的并联电容器会将造成对三次谐波的进一步放大。另外，电力机车在启动与过分区亭空载投入时会产生远高于额定电流的励磁涌流，它不仅含有奇次谐波，还含有丰富的偶次谐波，其中二次谐波含量最大，高达72%。这些注入电网的谐波电流除了会引起发电机、供电变压器局部过热，增加附加损耗，引发机械噪声增大外，还会引起高压电缆浸渍绝缘的局部放电，以及介损和温升的增大，会干扰继电保护和自动重合闸的正确动作。
根据谁污染谁治理的原则，徐州供电公司要求铁路部门在用户电网侧安装了滤波器装置和固定式无功补偿装置，在两供电臂上各安装一组8.4千伏、100千乏的单元电容器，每四个一串，多组并联方式，电抗器采用户内、干式和空心型。补偿后电源侧平均功率因素达到0.9以上，其感抗容抗比为0.12，兼顾滤除部分三次谐波，为了进一步治理对公网的影响，在牵引变电所预留其他滤波装置位置，经测试表明谐波隔离率达到99％以上，完全满足电网运行要求。
对公网造成影响的第二个因素则是负序电流。当电力机车单相达到最大负荷时，在一定区段内造成电网三相严重失衡且难以调节。负序电流将使发电机转子发热和产生附加损耗，引起机组振动。在实际运行中，由于电气化负序电流超标，常常导致附近的小发电机组频繁跳闸。
根据国际电工委员会对电能质量三相电压允许不平衡度的规定，电压不平衡度允许值为2％，短时不超过4％；而每个用户产生的电压不平衡度允许值为1.3％。在徐州北牵引站供电方案中，110千伏牵引变电所采用平衡变压器，由于两个供电臂的负荷并不能做到时时刻刻相同，因此仍有较大的负序电流存在，注入电网后将对电网以及附近的发电机组产生影响。根据分析论证，当西区热电厂与电铁负荷接入110千伏同一母线时，注入西区热电厂机组的最大负序电流均超出其不平衡运行8%的限值；而接入220千伏的大容量机组，不易受电气化铁路负序的影响。根据这一规律，该公司为把对电网的影响降到最低，采用了220千伏电网合环运行方式，其所带的110千伏母线分排运行，而110千伏变电所均由周围的220千伏变电所馈供运行，线路均采用统一型号导线。按照这种方案，徐州北牵引站主供电源引自220千伏贺村变110千伏母线，备供电源引自220千伏九里山变110千伏母线。
确保计量和保护动作准确
为了准确计量，该公司采用宽频带的功率电能表与工频电能表配合使用，不仅可以测量基波与谐波电能，还能反映谐波潮流方向，其中主要的关口计量则采用了更先进的以单片机为核心的智能电能表，分别计量基波与谐波电能。
根据电气化铁路运行产生的谐波很可能引起继电保护系统误动作的问题，该公司投入使用南瑞RCS941D型线路距离保护装置，通过缩短保护动作整组复归的时间来减少距离保护闭锁时间，该设备从运行的情况来看较好地满足了安全需求。当发生保护不能满足要求时，还可以通过适当提高整定动作值来提高故障录波器的负序启动值。
截至11月20日，徐州北110千伏电气化牵引站已经安全运行145天，徐州电网运行可靠，未发生谐波干扰，保护装置运行正常，电量计费系统准确平稳，徐州电网首次完成电气化铁路供电系统的接入工作，在消除电气化铁路对公网的影响上取得了一些成功经验。
