以高铁为代表的中国电气化铁路让中国版图不断“缩小”，在切实改变人们生活的同时其高速发展的成就举世瞩目。到2013年，我国高速铁路运营里程达到11028 km，居世界第一位。电网作为电气化铁路的动力承载，电能质量问题无疑是至关重要的。
在近日的第七届电能质量研讨会上，记者就电气化铁路发展问题专访了西南交通大学钱清泉院士，让钱院士与我们谈谈电气化铁路与电能质量的那些事儿。
记者：钱院士您好!非常感谢您就电能质量问题接受专访。我们知道，在我国，电力部门对电气化铁道电能质量的关注重点是谐波、负序和电压偏差。我国电气化铁道牵引负荷是整流型负荷，产生大量谐波(主要是3、5、7次)注入电力系统，电气化铁道作为少数直接接入高压电网的大宗电力用户，其对电力系统和其它用户产生的影响不容忽视。请钱院士介绍下我国电气化铁路电能质量问题的现状?
钱院士：到2013年，我国高速铁路运营里程达到11 028 km，居世界第一位。目前我国铁路完成的旅客周转量、货物发送量、货物周转量、换算周转量居世界第一位。可以说，我国高速铁路的建设，无论列车最高运行速度、行车密度，还是供电负荷大小，都达到世界一流。改革开放以来，中国电力工业的发展也取得了举世瞩目的成就。无论是高速铁路、重载铁路，还是城市轨道交通都采用电力牵引，因此，轨道交通的发展离不开电力工业的发展，轨道交通的发展又拉动了电力工业的发展。
我国电气化铁路采用单相工频交流制，接入公用电网。因采用换相接入方式，牵引变电所出口和分区所处均设置电分相。电分相造成列车速度和牵引力损失，列车过分相引起暂态过程对安全运行产生不良影响。同时，由于使用电力系统三相中的两相分别通过供电臂向电力机车供电，为不对称负荷，造成三相不平衡，即负序。
我国以前普遍使用的交直型电力机车都是采用相控方式，正常工作时功率因数较低。当导通角不同时，其谐波含量变化较大。相控机车3次谐波电流含有率达到21 %，5次为10 %，7次为5 %，9次为3 % 左右。目前我国广泛采用的交直交型电力机车由于采用了PWM整流方式，功率因数接近1，与交直型机车相比谐波含量大大降低。另外，交直型电力机车已于2006年停产，虽然目前仍有一定保有量，但在一段时间内将退出运营，新建线路均采用交直交型电力机车，谐波问题将得到缓解。
对于负序问题，牵引变压器的接线方式对牵引负荷产生的三相不平衡有一定影响。目前牵引变电所多采用Vv(Vx)接线，由于其自身特点限制，单纯靠牵引变压器无法消除三相不平衡。另外一种应用较多的是三相-两相平衡接线方式，其特点是在牵引负荷满足一定条件下，可将牵引侧不对称负荷变换为电力系统侧三相对称负荷。但是由于牵引负荷随机车波动剧烈，完全满足条件的几率小，因此阻抗匹配平衡变压器也不能完全消除牵引负荷引起的三相不平衡。
目前，我国高速铁路牵引负荷的负序特点主要为牵引负荷大：客运专线的单列车功率可达23 000 kW;牵引主变安装容量达到63 MVA以上，远期甚至达到120 MVA。还有再生制动对供电系统的负序造成一定影响。一供电臂负荷牵引而另一供电臂负荷再生制动时产生的负序大于两供电臂负荷同为牵引或制动的情况。高速铁路牵引负荷比普速铁路大，但同时电力系统供电能力也不断增强，通常情况下能够满足高铁供电需求。
关于电压偏差的问题，目前高速铁路一般采用220 kV电源供电，电力系统短路容量大，牵引电流在电力系统内产生的电压降较小，电压偏差一般满足标准要求。普速铁路大都采用110 kV电源供电，由于牵引负荷较小，在电网发达地区电压偏差一般能满足标准要求。对于电网薄弱地区由于电力系统短路容量较小，电力系统电压降大，电压偏差可能超标较多。
总体来说，对于谐波问题，可采用交直交机车减少牵引负荷谐波含量，及采取无源及有源等谐波补偿技术;对于负序问题可在牵引变电所采取相序轮换接入电力系统的方式，牵引变电所供电的两个供电臂负荷尽可能设计均衡，采用负序指标较好的牵引变压器接线形式;对于电压偏差问题，可以提高负荷功率因数，减小无功，减小系统阻抗。
随着各种技术措施的采用和电力系统的联网，轨道交通电能质量问题得到了显著改善。
记者：钱院士您刚刚提到高速铁路的负序问题，我们也关注到高速铁路由于采用交 - 直 - 交型电力机车，相比于普通电气化铁路，其谐波含量已大大减小，但其负序问题仍比较严重，且可能因高速铁路牵引功率增大而变得更为突出。而对负序问题较为严重的高速铁路，一般接入220 kV电压等级电网以提高短路容量，但接入高电压等级同时也缩短了牵引负荷与电网中发电机组的电气距离，使注入临近发电机组的负序电流更有可能超标，请钱院士再谈一谈您如何看待高速铁路负序问题对电网电能质量的影响?针对这一问题目前如何解决?
钱院士：对于高铁的负序问题，在我刚刚的演讲中有提到，高速铁路牵引负荷比普速铁路大，但同时电力系统供电能力也不断增强，通常情况下能够满足高铁供电需求。远期随着牵引负荷的进一步增大，的确存在以负序为主的电能质量问题。此外，既有牵引供电系统还存在过分相引起的机电过程复杂，自动过分相结构复杂，动作频繁，寿命短，可靠性低;电分相造成的列车速度和牵引力损失等问题。为此，西南交通大学自1988年率先提出同相供电概念以来，经二十余年的系统研究，形成了同相供电系统理论体系和配套技术方案，为解决长期困扰电气化铁路的电分相和电能质量两大难题，奠定了基础。
同相供电系统是指为电力机车或动车组提供电能的各供电区间具有相同电压相位的牵引供电系统。西南交通大学自2007年起主持研究“十一五”国家科技支撑重大专项“电力电子关键器件及重大装备研制”课题：电气化铁路同相供电装置，完成的电气化铁路同相供电装置于2010年10月在成昆铁路眉山牵引变电所成功投入试运营，并于2011年7月17日高质量通过科技部组织的验收。此后，研究团队通过深化研究发现眉山方案存在局限性，提出了组合式同相供电方案，主要包括单三相组合式同相供电及单相组合式同相供电。