高速列车与牵引供电网高次谐波谐振分析

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基于模态分析的牵引供电系统谐波谐振过电压研究

摘
要：针对高铁牵引供电系统的谐振过电压问题，通过分析其谐波特性，综合考虑线路集肤效应及分布参数的
特性，研究由接触网、馈线、钢轨回路（包括大地）、回流导线以及牵引变电所至接触网的馈电线等构成的牵引网的
参数计算方法，建立牵引网线路等效模型，使用该模型计算牵引网线路参数；采用模态分析方法解耦牵引网与电力机车的耦合关系，确定基于车网耦合的牵引供电系统的谐波谐振次数、电压波形、影响范围等数据以及所引起
证了该方法的正确性。
关键词：牵引供电系统；电能质量分析与控制；谐波谐振过电压；模态分析；ＥＭＴＰ — ＡＴＰ
中图分类号：Ｕ２２３．６文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ８３６０．２０１３．０７．００６
第３５卷第７期
２０１３年７月
铁
道
学
报
Ｖｏ１．３５Ｎｏ．７
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＨＥＣＨＩＮＡＲＡＩＬＷＡＹＳ０ＣＩＥＴＹ
Ｊｕｌｙ
２０１３
文章编号：１００１ — ８３６０（２０１３）０７ — ００３２～１０

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析随着城市轨道交通的发展，牵引供电系统在保障列车运行安全和稳定性方面起着至关重要的作用。

随之而来的问题也日益显现，其中之一便是谐波问题。

谐波是指在交流电网中产生的频率是基波频率的整数倍的电压和电流成分，由于牵引供电系统中存在大量的电机、变频器等非线性负载，谐波在其工作中难免会产生，并且会对系统的稳定性和设备的寿命造成影响，因此对于牵引供电系统中的谐波进行分析和控制显得尤为重要。

对于牵引供电系统中谐波的来源需要进行详细的了解。

在城市轨道交通中，列车牵引系统是整个系统中耗电最大的部分，其主要由牵引变流器、牵引电机等组成，其中变频器是主要的谐波源。

当列车从静止状态加速至工作速度时，会导致变频器系统的工作频率从极低的频率变化至很高的频率，这种频率的变化带来的是非常复杂的谐波波形。

除变频器外，城市轨道交通的供电系统中还包括变电站、接触网、牵引线路等多个环节，这些环节中的负载也会产生谐波。

城市轨道交通牵引供电系统中谐波的产生是多方面的，需要全面的分析。

对于牵引供电系统中谐波的影响进行详细的研究。

谐波会对系统中的设备和设施产生一系列的负面影响，包括设备的损坏、系统的稳定性下降、电磁干扰等。

谐波会对变频器等非线性负载本身产生影响，导致设备的性能下降，甚至烧坏。

谐波会加大供电系统的损耗，进一步减短设备的使用寿命，增加了维护和更换的成本。

谐波还会在系统中引起电压、电流等参数的波动，对系统的稳定性和功率因数造成影响，甚至对其他设备产生电磁干扰，影响系统的正常运行。

针对城市轨道交通牵引供电系统中谐波的分析，需要采取一系列有效的控制措施。

首先是从源头上控制谐波的产生。

通过选择合适的牵引电机和变频器，减小非线性负载对系统中谐波的产生，从而减小对供电系统的影响。

其次是在系统中加入谐波滤波器，对系统中的谐波进行衰减。

谐波滤波器可以将谐波电压和电流滤除，减小对其他设备的影响，提高系统的稳定性和安全性。

浅析高次谐波过电压对牵引变电设备的影响

滤除的谐波范围较广。运行机车对的型号适应性强。方案二：
由于整流负荷的影响，常使变
电所母线中高次谐波电流增加，并
使母线电压波形畸变，联电容器并将使母线电压高次谐波成分增加。由于Ｘ＝／２ｆ）ｃｌ（Ｂｃ，高次谐波的存在将使容抗下降，生较大的高次产谐波电流，使电容器组严重过流。
响
机车。通过与厂家共同对变电设备
现场监测结果统计分析，定整治制
措施．除了谐波过电压对变电设消
励磁涌流
（）流牵引机车整流回路采２直
充电模块的输入端为桥式整流部分，谐波电压的抑制功能较对
自２１０１年陇海线新增ＨＤ１ＸＣ
型交直交机与Ｈ３ＳＤ、Ｔ以ＸＤ、７ＳＥ
中某些设备和负荷的非线性特性，即所加的电压与产生的电流不成线性（比）系而造成的波形畸正关
变。
运输运量的不断增加，变波的谐畸波成分更加复杂化．波峰值及谐基波的速率进一步提高。电气铁道是当前中压供电系统中典型的三相不平衡谐波源。
把部分基波能量转换为谐波能量，向系统倒送大量的高次谐波．电使力系统的正弦波畸形，电能质量降低。牵引供电方式产生非正弦畸变波产生的原因有三类：（）车降压变在机车运行过１机

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析轨道交通系统已经成为现代城市交通运输的重要组成部分，其牵引供电系统作为轨道交通载体的重要组成部分，也成为了城市轨道交通运输的核心技术之一。

谐波分析是牵引供电系统设计和运行中的重要技术之一，对于提高牵引供电系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

城市轨道交通的牵引供电系统是通过供电轨来为列车提供电力，供电轨通常由钢轨和额外的导线组成。

当列车运行时，供电轨上会出现交流电压，由于列车的牵引电机和其他设备的特性，会导致谐波电流和谐波电压的产生。

比如列车电机的非线性特性、整流装置的谐波过滤等都会导致牵引供电系统中的谐波。

1. 对设备的影响供电系统中的谐波会对设备产生一定的影响，如电机、变压器、电容器等设备都会受到谐波的影响，可能导致电磁噪音、热损耗增加、设备寿命缩短等问题。

谐波会导致系统中电能的损耗增加，进而导致能耗增加，从而提高了牵引供电系统的运行成本。

由于谐波的存在，可能会对其他系统产生影响，如控制系统、通信系统等，可能会导致设备的故障或不稳定。

谐波分析是针对牵引供电系统中的谐波进行的一种技术手段，通过对牵引供电系统中的谐波进行分析，可以得到系统中谐波的分布情况、谐波谐振点等重要信息。

具体的谐波分析方法主要包括以下几种：1. 理论分析通过对牵引供电系统的结构和工作原理进行分析，从而得到系统中谐波产生的机理和规律。

2. 实验测试通过在实际的牵引供电系统中进行测试，获取牵引供电系统中的谐波特性数据，如谐波电流、谐波电压等。

3. 数值模拟通过建立牵引供电系统的数学模型，利用计算机软件进行仿真，得到系统中谐波的分布情况和谐波谐振点等重要信息。

谐波分析仪可以用于测量牵引供电系统中的谐波电流和谐波电压，从而了解系统中谐波的分布情况和特性。

2. 谐波滤波器谐波滤波器可以用于对牵引供电系统中的谐波进行滤波，从而减小系统中谐波的影响，提高系统的稳定性和可靠性。

3. 谐波仿真软件通过对城市轨道交通牵引供电系统进行谐波分析，可以了解系统中谐波的分布情况和特性，从而采取相应的技术手段对谐波进行控制和消除，提高供电系统的稳定性和可靠性，减少系统中谐波对设备和其他系统的影响，降低系统的运行成本，提高能源利用率和运行效率，保障城市轨道交通的安全运行。

我国电气化铁路高次谐波谐振问题研究综述

第43卷第1期2021年1月Vol.43No.1January2021铁道学报journal of the china railway society文章编号：1001-8360(2021)01-0064-13我国电气化铁路高次谐波谐振问题研究综述宋可荐打吴命利1,杨少兵1,潘朝霞2,马春莲3(1.北京交通大学电气工程学院，北京100044； 2.中国铁路太原局集团有限公司供电部，山西太原030013；3.大秦铁路股份有限公司大同西供电段，山西大同037005)摘要：自2007年京哈线第一次发生牵引供电系统高次谐波谐振以来，已有超过15条电气化铁路发生过谐振事故，严重影响铁路运输系统的安全稳定运行°通过案例分析和统计，总结谐振规律及其危害°根据电路结构阐明车网电气耦合关系，分别介绍交流机车谐波源特性和牵引供电系统阻抗频率特性的建模方法，并提供一种简化谐振机理分析来解释主要谐振规律°探讨地面和车上的多种谐振抑制措施，提岀解决谐振问题的基本思路°对谐振的研究工作将车、网在电气上看作一个耦合整体，同时考虑理论分析的准确性和工程应用的简明性需求，希望对牵引供电系统谐振及其预防和治理工作提供一个全面的参考°关键词：电气化铁道；牵引供电系统；牵引传动系统；车网电气耦合系统；谐波谐振；谐振抑制中图分类号：TM922；U233.6文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.l001-8360.2021.01.008Review of High-order Harmonic Resonances of Electric Railways in ChinaSONG Kejian1,WU Mingli1,YANG Shaobing1,PAN Zhaoxia2,MA Chunlian3(1.School of Electrical Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing100044,China；2.Power Supply Department,China Railway Taiyuan Group Co.,Ltd.,Taiyuan030013,China；3.Datong West Power Supply Section,Daqin Railway Co.,Ltd.,Datong037005,China)Abstract:Since the first occurrence of a high-frequency harmonic resonance in traction power supply system(TPSS)in the Beijing-Harbin railway line in2007,more than15Chinese electric railway lines have experienced similar incidents, some with serious impact on the safe and stable operation of the railway transportation system.In this paper,following the analysis and statistics of the cases of resonance incidents,the features and impacts of harmonic resonance in traction power supply system(TPSS)were summarized.The electrical interaction between the TPSS and AC drive locomotives was illustrated based on their corresponding circuit models.The modelling methods of both AC locomotive harmonic characteristics and TPSS impedance-frequency characteristics were discussed.Moreover,a simplified resonance mechanism analysis was provided to explain the key resonance features.Several wayside and on-board methods for resonance elimination were presented,followed by the proposal of a principle for resonance elimination.By addressing the complete set of interactions between the TPSS and the locomotives,and considering both the validity of theoretical analysis and simplicity of engineering implementation,this research work aims to serve as a single comprehensive reference on TPSS resonances,their prevention and elimination.Key words:electric railway；traction power supply system；traction drive system；network-train interaction system；harmonic resonance；resonance elimination收稿日期：2018-12-24;修回日期：2019-06-16基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发课题(P2018X011)；国家科技部“十三五”重点研发计划(2017YFB1200802)；博士后创新人才支持计划(BX201700026)第一作者：宋可荐(1988—),男，湖南株洲人,副教授，博士°E-mail-songkj@通信作者：吴命利(1971—),男，河北藁城人，教授，博士°E-mail:mlwu@铁路作为国家综合交通运输体系的骨干,是国民经济大动脉和关键基础设施,在我国经济社会发展中的地位和作用至关重要。

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析随着城市轨道交通的发展，牵引供电系统作为轨道交通的重要组成部分，其质量和稳定性对于整个轨道交通系统的运行至关重要。

牵引供电系统中随之产生的谐波问题，却给轨道交通系统的稳定性和运行效率带来了一定的影响。

对城市轨道交通牵引供电系统的谐波进行分析和研究，对于提高轨道交通系统的稳定性和电能质量具有重要意义。

1. 谐波的来源城市轨道交通系统的牵引供电系统通常采用交流电供电，而牵引系统中的电机和逆变器等装置工作时会产生大量的谐波。

牵引供电系统采用的整流装置、滤波器等设备也会引入谐波。

城市轨道交通系统中的非线性负载如空调、照明等设备也会对牵引供电系统产生谐波扰动。

这些谐波扰动将对轨道交通系统的电能质量和稳定性产生影响。

2. 谐波对牵引供电系统的影响谐波对牵引供电系统的影响主要表现在以下几个方面：（1）电能质量受到影响。

谐波会导致电压波形失真、电压不平衡、频率偏差等问题，影响到电能质量的稳定性。

（2）设备损耗增加。

谐波会导致设备内部电流增大、温升升高，加速了设备的老化和损坏。

（3）系统容量减少。

由于谐波的存在，轨道交通系统的供电系统容量会减少，影响到系统的运行效率和稳定性。

（4）电磁干扰加剧。

谐波会导致设备之间的电磁干扰加剧，影响到系统的正常运行。

3. 谐波分析方法对城市轨道交通牵引供电系统的谐波进行分析，可以采用以下几种方法：（1）测量分析法。

通过在系统关键点进行电压、电流等参数的实时测量，对系统中的谐波进行分析和评估。

（2）仿真计算法。

利用电磁暂态仿真软件对牵引供电系统进行建模，并进行谐波扰动的仿真计算和分析。

（3）实验验证法。

通过在实际轨道交通系统中设置实验台，对牵引供电系统中的谐波进行实际验证和观测。

4. 谐波治理方法针对城市轨道交通牵引供电系统中的谐波问题，可以采用以下几种方法进行治理：（1）利用滤波器进行谐波消除。

在牵引供电系统中设置合适的谐波滤波器，对系统中的谐波进行消除和抑制。

高铁谐振

考虑到上行或者下行导线之间的影响和上下行之间的导线之间的影响，需要确定的线路参数包括各导线的阻抗和对地电容、上行导线或者下行导线之间的互阻抗、互电容和上下行导线之间的互阻抗互电容
4 系统模型
机车电流频谱（181A运行工况）
5 仿真结果
线路阻频特性
变电所处电流FFT
在已投运的线路中，由于谐振引起牵引变电所及分区所谐波电流放大、母线电压升高，造成设备烧损的案例己有发生： (1) 2006年，京沪、沪昆线开通后，部分牵引变电所交直流屏上的充电模块相继出现烧损现象，同时还出现牵引变电所电脑屏幕不停闪动、手机充电器烧损等现象。 (2) 2007年7月，随着动车组的开行，北京铁路局京哈线蓟县南牵引变电所两侧供电臂电压异常波动，电压波动高达35-75KV，对供电设备和机车的的安全稳定运行造成严重危害，其中：7月13日燕郊—大厂间上行线路接触网避雷器爆炸一台，造成D502动车组停车；7月15日燕郊—大厂间上行线路接触网避雷器爆炸一台；7月29日燕郊分区所下行F线供电线上网点管型避雷器动作，火花间隙击穿，断路器跳闸并重合失败；8月10日燕郊分区所所内上行T 线进线杆上避雷器爆炸；沿线接触网工区、变电所发生数起交流电源屏、浪涌保护器、电视机、空调机、手机充电器、低压漏电保护装置等损坏事故；另据北京局车辆段反映，动车组通过蓟县南供电区段时，牵引变流器经常报故障，其中 7月31日，动车组 D504（重联）过电压保护动作跳闸，司机室观测到网压极值32kV。
(3) 2008年12月15日、20日、21日、22日、23日、25日，合宁线龙城变电所越区供电至合武线长安集变电所，CRH2动车组位于供电臂中部（合肥站附近）运行时，7次造成长安集变电所附近接触网上避雷器爆炸事件。同时 CRH2动车组运行至龙城-合肥站间时，动车组频繁报变流器故障。

高次谐波过电压对牵引变电设备的影响

２牵引变电系统产生高次谐波过电压的原由翻
电力系统中三相交流发电机发出的电压，其波形基本上是正弦波，即波形中基本上无直流和高次谐波。但在许多的系统中，会有某些设备设施与负荷设施出现非线性的特点性质，也就是需要负载的电压和生成的电流形成了非线性的相互关系，最终导致波发生了形变，一般，导致这种现象发生的原因有以下几种：（１）机车在正常运行过程中，降压变因为过分相时断电，断电的同时又带电，因此产生励磁涌流。图。（２）直流电在牵引机车的过程中，其整流的回路是采用了晶闸管的电网中含高次谐波时，会使电机内部产生高频磁场，使运行中的电整流方式，控制着极度靠近导通角输出的波形跳动的调节，直流电输出机发热，损耗增加，效率降低。其次是当电动机中谐波电流频率接近于某后的电压质量和电流质量，交流电的正弦波形无法让完整波吸收，导致些零部件的固有振动频率时，诱使产生机械共振、噪声和谐波过电压。残留下的波形对正弦波进行了冲击。整个谐波引起的损耗为；（３）在逆变的电路中，把直流电的带电能进行交流电和直流电的变口 … ∑ Ｐ＝３ — Ｌ × ２Ｕ：／ｎ～换，再将交流电的电源反馈的电能量转变成电路，在其再生制动的过程（２Ｌ，）和直流电机器，同时处在发电机的运行状态下，由于惯性，机械力会产生
引言
东西连接江苏连云港和甘肃兰州的陇海线，在２０１１年新增了这可能引起系统的过电压。它又分为分直击和感应两类。雷ＨＸＤ１Ｃ型交流、直流电力机车，此机车在与ｓ４型机车、Ｓ７Ｅ型机车、Ｓ７Ｄ放电的过程，具有脉冲的特性。型机车和ＨＸＤ３型机车进行混合的牵引之后，牵引变电的设备设施就会电过电压的持续时间约为几十微秒，（５）电力系统发生故障后的恢复初期，此时系统往往与正常情况下频繁的出现故障，多次烧毁了变电的设备设施：３次烧毁系统内部的计算变压器轻载甚至空载，引起谐波畸变，如果网络中电抗和容机，１Ｏ次烧毁交流电电盘信号灯，２次烧毁直流电的电模块，３９次造成电的结构不同，产生的谐波畸变将被放大，最终产生谐波过容器系统的突然跳闸，３次造成断路器出现问题，其中，电容器的突然跳抗恰巧构成并联谐振条件，电压。闸等系统故障，占了故障总数的６０％，这巨大的比例成为了首先解决的如今，随着社会的进步和发展，铁路运输方面已经进行了多次的提必要问题。对并路电容器的保护装置进行故障内容的报告分析，得出，在旅客运输量和货物运输量都在不断的增加，导致波发生了形变的谐电容器跳闸期间，谐波的电流的变化情况很明显，最低可达到１１．２％，而速，波成分也变得十分复杂，基础的波峰数值和谐波的波速速率也在不断的最高可达到７８．１％。对其进行更详细的分析可发现，造成这种现象的原诸多发生了形变后的波中，电气铁道是目前供电的系统中，三相都因在于ＨＸＤ３型机车，随后对其进行及时的处理，直到谐波过电压不再提高，对变电的设备设施产生影响，保证了运行过程中的安全性和可靠性为止【ｕ。不平衡的谐波产生源。

高次谐波对供电系统的干扰及解决方法

高次谐波对供电系统的干扰及解决方法摘要：随着电力事业的发展越来越好，供电系统发生的高次谐波谐振，导致电力机车高压跳主断，牵引变电所主变低压侧过电压跳闸，甚至烧损机车、接触网电气设备，严重干扰正常运输秩序，需引起牵引供电从业人员高度关注，深入分析牵引网谐振机理，研究谐振抑制对策，采取被动和主动的防御手段，确保牵引供电安全。

关键词：高次谐波；供电系统；干扰；解决方法引言国民经济的发展日新月异、科技水平和人民生活水平也在不断地提高，要顺这样的时代潮流铁路运输就必须做到安全高效。

要保证铁路运输安全高效的运行，如何提高供电质量和可靠性也就成为了我们电力专业目前工作的重点。

众所周知影响供电质量和可靠供电的不利因素较多，其中高次谐波对供电系统的影响及危害就不容忽视。

1高次谐波的定义及其产生原因分析目前对于谐波的定义的说法较多，而国际上普遍认为谐波是一个有周期的正弦波的分量，其频率是基波的整数倍。

当电力系统的频率为额定频率50Hz，则基波频率为50Hz、2次谐波频率为100Hz、3次谐波频率为150Hz等。

而目前在电力系统中存在危害的谐波较多，高次谐波的危害越来越大，这也是今后电力系统改革中首要解决的问题。

由于各种非线性的电子元件日益应用到电力系统中，使得原本能产生正弦波的电源由于非线性元件的存在使在系统中和用户处的线路中总会产生高次谐波的电流和电压，产生高次谐波的元件比较多，例如一些交流电动机、电焊机、电石炉、变压器和感应电炉等，化工行业的高频炉、电解设备，钢铁行业的大型轧钢机，铁道部门的电气机车、电车公司的整流站等，家用电器如电视机等。

最为严重的是大型的整流装置和电弧炉，它们产生的高次谐波电流最为突出，是造成电力系统中谐波污染的最主要的因素。

在电力系统中运用的电气设备都能产生高次谐波，并对电力系统的安全运行产生很大的影响，在这里可通过以下设备进行分析：整流装置是电力系统中最重要的谐波源，例如在很多的设备中都是用整流装置，例如电视机、电池充电器、电力机车等；电弧炉因为在燃烧方面不够稳定，容易产生三相谐波电流；变压器则由于铁芯处于饱和状态，磁化的曲线呈非线性，电流畸变也会变大，这是一种稳态的谐波源。

牵引供电系统谐波谐振特性分析

ＭａＱｘａＣｅｉｉｉｏｈｎＬ
（ｌｇｆｌｃｒｃｌｇｎｅｉｇＳｕｈｓＪａｔｎｉｅｓｔ，ｅｄ０）Ｃｏｌｅｏｅｔｉａｉｅｒｎ，ｏｔｗｅｔｉｏｏｇＵｎｖｒｉＣｈｎｕ６３ｅＥＥｎｙ１０１
阻抗共同决定。其中谐波电流厶取决于谐波源，而在高速电气化铁路牵引供电系统中谐波源主要是各型电力机车。根据牵引网的谐波传输特性，牵引网
对谐波电流会有一定放大作用。牵引供电系统的谐波阻抗在发生谐振时其阻抗模值会增大，因此当系统某次谐波电流与谐波阻抗在发生谐振时共同作用就会产生较高的谐波电压。
研究与开发
牵引供电系统谐波谐振特性分析
马放潇陈莉
（南交通大学电气工程学院，成都６０３）西１０１
摘要牵弓供电系统谐波谐振一直是影响系统安全的重要因素之一，本文首先介绍了牵弓ＩＩ供电系统等效阻抗的分析方法，然后在等效阻抗的基础上进一步分析了谐波阻抗和系统谐振频率的变化规律，同时利用均匀输电方程和传输参数矩阵分析了系统中的谐波电流放大情况，讨
ｏａｍｏｉｕｒｎｓｉｅｓｓｅ，ｏｄｓｕｓｔｅｒｌｔｏｓｉｅｗｅｎｔｅｈｒｎｉｕｒｎｍｐｌｃｔｏｆｈｒｎｃｃｒｅｔｎｔｙｔｍｔｉｃｓｈｅａｉｎｈｐｂｔｅａｍｏｃｃｒｅｔａｈｈｉａｉｎｉｆａｄｓｓｅａａｔｒｎｃｍｏｉｅｐｓｉｎＡｎｒｅｐｒｓｉｎｏａｍｏｉｅｏａｃａｕｅｔｌｓ．ｎｙｔｍｐｒｍｅｅｓａｄｌｏｔｏｉｏ，ｄｂｉｆｓｐｅｓｏｆｈｒｎｃｒｓｎｎｅｍｅｓｒｓｔｏｖｔｕａａＫｅｙｗｏｒ：ｅｕｖｌｎｍｐｄｎｃｄｓｑｉａｅｔｉｅａｅ；ｈｒｏｃｉｐｄａｃａｍｎｉｍｅｎｅ：ｒｓｎｎｅｕｎｃｅｏａｔｆｑｅｙ；ｈａｍｏｉｕｒｅｔｒｒｎｃｃｒｎａｐｌｆｃｔｏｍｉａｉｎ；ｓｐｒｓｉｎｏｒｏｉｅｏｎｃｉｕｐｅｓｏｆｈａｍｎｃｒｓｎａｅ

高速铁路牵引供电系统高次谐振分析及抑制

高速铁路牵引供电系统高次谐振分析及抑制高速铁路牵引供电系统高次谐振分析及抑制引言：随着现代化交通工具的发展和城市化进程的推进，高速铁路作为高效、环保的交通方式，正变得越来越受人们的青睐。

然而，高速铁路在使用中也面临一些技术问题，其中之一便是牵引供电系统中的高次谐振问题。

高次谐振给系统带来的干扰和损耗不容忽视，因此对高次谐振进行分析和抑制具有重要的工程意义。

一、高速铁路牵引供电系统概述高速铁路牵引供电系统主要由变电所、接触网和牵引变流器等组成。

其中，接触网通过接触线将电能传输给列车，接触网的稳定性直接影响到列车的牵引性能。

然而，高速铁路运行中的电力负载非常大，且变化频繁，容易引起高次谐振。

二、高次谐振的危害高次谐振会导致列车接触网电压波动，对列车的牵引性能产生负面影响。

一方面，高次谐振导致列车电压波动幅度加大，容易使列车牵引系统无法正常工作，影响乘客的乘坐体验。

另一方面，高次谐振引起的电压波动还会对接触网产生不利的影响，降低系统的稳定性和安全性。

三、高次谐振分析方法为了有效分析高次谐振的发生原因和规律，科研人员开展了一系列研究工作，提出了多种高次谐振分析方法。

常用的分析方法包括频率扫描法、谱分析法和时域仿真法等。

这些方法各有优劣，选择适合的方法进行高次谐振分析是关键。

四、高次谐振抑制技术为了抑制高次谐振，科研人员提出了许多有效的技术手段。

一种常见的抑制方法是采用无源滤波器，通过选择合适的参数来降低高次谐振的干扰。

另外，调整牵引变流器的工作方式和控制策略也是一种有效的高次谐振抑制手段。

五、实例分析以某高速铁路牵引供电系统为例，本文进行了高次谐振的实例分析。

根据查阅相关资料和测量数据，针对该系统的特点进行了系统建模和仿真计算。

通过对系统电压的分析，发现了系统中存在的频率较高的高次谐振，为进一步的抑制提供了依据。

六、结论高速铁路牵引供电系统中的高次谐振问题对于系统的稳定运行和列车牵引性能具有重要影响。

通过合理选择高次谐振分析方法和抑制技术，可以有效地预测和降低高次谐振带来的干扰。

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析1. 引言1.1 城市轨道交通背景城市轨道交通作为城市公共交通系统的重要组成部分，其功能不仅在于缓解城市交通拥堵，提高出行效率，更重要的是对城市的发展起到了重要推动作用。

随着城市化进程的加速，城市人口快速增长，城市道路交通压力不断加大，城市轨道交通成为了疏解交通压力的重要方式。

城市轨道交通涉及地铁、轻轨、有轨电车等多种运输方式，覆盖了城市不同区域和不同出行需求。

这些轨道交通系统在运行过程中需要高效可靠的供电系统来为列车提供动力，确保运行的正常开展。

牵引供电系统作为城市轨道交通中不可或缺的一部分，直接关系到列车的牵引动力和运行效率。

在城市轨道交通发展过程中，牵引供电系统的质量和稳定性对于确保列车运行安全、提高运行效率至关重要。

对于牵引供电系统的研究和分析显得尤为重要。

通过谐波分析，可以更好地了解牵引供电系统中谐波的特性、来源以及对系统的影响，为提升供电系统的性能和稳定性提供重要参考。

【字数: 240】1.2 轨道交通牵引供电系统简介轨道交通牵引供电系统是城市轨道交通系统中的重要组成部分，其主要功能是为牵引车辆提供电力供应。

这种系统通常由接触网、配电装置、牵引变流器和牵引电机等组成。

接触网是将电能传输到牵引车辆的主要设备，配电装置则用于控制电能的分配和保护，而牵引变流器则是将接触网提供的交流电转换为适合牵引电机使用的直流电。

牵引电机则是将电能转化为机械能，从而驱动列车运行。

牵引供电系统的运行状态对城市轨道交通的安全和运行效率具有重要影响。

对该系统进行谐波分析是至关重要的。

谐波是指在电力系统中引起电压或电流非正弦波形的一种电磁现象。

当牵引供电系统中存在谐波时，会导致设备过热、电能浪费、电磁干扰等问题，甚至影响列车的正常运行。

对牵引供电系统中的谐波进行深入分析和研究，有助于提高系统的稳定性和可靠性，减少能耗和电磁干扰，保障城市轨道交通系统的安全运行。

1.3 谐波分析的重要性在城市轨道交通运行中，牵引供电系统是一个至关重要的部分，它直接影响着轨道交通的安全、稳定和高效运行。

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析及治理

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析及治理摘要：针对城市轨道交通供电系统,对系统产生的谐波类型进行了分析,指出了谐波的危害性,分析其特征，并针对谐波源的危害提出了治理及处理的意见。

关键词：城市轨道交通、供电系统、谐波、治理一、前言城市轨道交通供电系统主要分为三个部分：中压环网系统、牵引供电系统、动力照明系统。

中压环网系统是指城市轨道交通电力能源，城市轨道交通牵引供电电源一般取自城市电网。

因此,城市电网或区域电力网的结构必将对城市轨道交通供电系统起着决定性的作用。

牵引供电系统是整个城市轨道交通供电系统的核心，为整个城市轨道交通车辆提供电能。

动力照明系统主要是为照明设施、通风、排水、制冷设施输送电能，起到降压、分配和输送电能的作用。

城市轨道交通牵引供电系统采用整流机组向机车组提供直流电源,是主要的谐波源，动力照明系统是第二大谐波源。

当谐波含量超过一定范围时,对国家电力系统、城市轨道交通动力照明系统及中压环网系统可能产生以下主要危害：(1) 可能使电力系统的继电保护设备和自动装置产生误动或拒动,直接危及电网的安全运行,严重时造成系统崩溃、用户停电事故；(2) 使各种电气设备产生附加损耗和发热,使电机产生机械振动及噪声。

谐波使无功补偿电容器和其它电气设备因谐振或谐波放大使其熔丝经常熔断而无法运行,严重时使电容器产生噪音、振动,并使其过热、过电压而损坏；(3) 谐波电流在电网中流动,作为一种能量,最终要消耗在线路及各种电气设备上,从而增加损耗,影响电网及各种电气设备的经济运行；(4) 由于电网中谐波电流的存在,通过电磁感应、电容耦合以及电气传导等作用,对周围的通信系统产生干扰,从而降低信号的传输质量。

高次谐波对通信线路和控制信号产生电磁和射频干扰；(5) 谐波使电网中广泛使用的各种仪表,如电压表、电流表、有功及无功功率表、功率因数表、电能表等产生误差。

二、城市轨道交通牵引供电系统谐波分析1、谐波产生的原因高次谐波产生的原因主要是由于电力系统中存在非线性元件及负载,如：电容性负载、感性负载及开关变流设备,诸如电动机、整流装置等。

动车所车网谐振分析及治理措施研究

动车所车网谐振分析及治理措施研究袁帅凯;杨少兵;宋可荐【摘要】采用交直交变流器的动车组和电力机车容易激发牵引网高次谐波谐振,此类案例绝大多数发生在列车处于牵引工况时.当列车在动车所内处于静置整备状态时,牵引变流器发出的谐波电流非常小,很难引发谐振.针对多辆动车组在动车所内激发谐振的实际案例进行了分析,开展了试验研究和仿真分析,最终确定发生谐振的直接原因:多台牵引变流器谐波电流相角稳定且相近,造成了谐波电流的叠加效应.据此提出了改善变流器控制策略、抑制谐波电流叠加的技术措施,并对实施后的效果进行了试验验证.这对于更全面地掌握牵引网谐振机理提供了理论补充和技术参考.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2017(037)006【总页数】6页(P92-96,118)【关键词】动车所;CRH380D;谐振;谐波抑制【作者】袁帅凯;杨少兵;宋可荐【作者单位】北京交通大学电气工程学院,北京 100044;北京交通大学电气工程学院,北京 100044;北京交通大学电气工程学院,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】U285.5近年来，电气化铁路中越来越多的交-直-交传动电力机车和动车组投入运行，相对于交-直传动电力机车，它们具有牵引功率大、功率因数高、谐波电流总畸变率小等优点。

但交直交车辆负荷电流频谱相对较宽，包含一定成分的高频分量，可能由此引起的谐波电流放大甚至高次谐波谐振现象经常导致牵引变电所或车顶断路器跳闸、避雷器爆炸和电容器熔丝熔断等事故[1]。

2009年CRH2在合武(合肥—武汉)客专合肥至龙城间出现较大的谐波电流放大现象[2]；2011年CRH380B在京沪高铁先导段徐州东至蚌埠南区间试验过程中发生车网高次谐波谐振现象，导致车载避雷器炸毁，列车高压系统封锁[3]。

有关电气化铁路谐波谐振现象的研究由来已久：文献[4-5]通过模态分析方法对系统节点导纳矩阵进行分析，得到了谐振的产生与机车位置的关系；文献[6]建立了AT供电方式下牵引网八端口等效模型，通过仿真对谐波电流的放大情况和谐波电压的畸变情况进行研究；文献[7]基于实测数据建立谐波电流模型来模拟动车组谐波概率分布特性；文献[8]设计了二阶阻尼滤波电路以治理AT供电方式中的谐波问题；文献[9]利用PSCAD/EMTDC搭建成了机车-牵引网-电网仿真模型，研究了机车数量和牵引网长度变化时牵引供电系统谐振以及电网总谐波畸变率的特性；文献[10]通过对谐波特性的理论分析，提出了在机车牵引变压器辅助绕组上增加高通滤波器来抑制谐波电流增益的方法。

城市轨道交通供电系统谐波谐振剖析

城市轨道交通供电系统谐波谐振剖析摘要：现如今，城市化进程不断加快，城市交通拥挤程度越来越严重，而轨道交通属于大型公共交通工具，不仅安全可靠，而且还能够有效缓解城市交通拥挤的问题。

供电系统是城市轨道交通的关键，其运行效果会对轨道交通的正常运行造成较大影响，因此，对城市轨道交通供电系统运行进行深入研究具有十分重要的现实意义。

关键词：城市轨道交通；供电系统；谐波谐振前言供电系统是城市轨道交通系统的核心部分之一，南京地铁供电系统采用集中110kV-35kV两级集中供电方式,主变电所向地铁牵引变电所及降压变电所供电，保障地铁牵引供电及动力、照明供电。

随着城市地铁运营里程的增加，给人们出行带来极大的便捷，地铁中使用的整流器以及照明、电梯、空调等设备均是典型的谐波污染源，都容易发生由于系统阻抗匹配问题而引发的谐波谐振，会对城市电网造成谐波污染。

一、牵引供电系统谐波谐振机理分析在内部过电压中，谐振过电压的持续时间最长。

它是由于系统出现扰动时，电感、电容元件形成不同的振荡回路，是振荡系统中一种周期性或准周期性运行状态，其特征是某一个或几个谐波幅值的急剧上升。

谐振过电压既发生在设备发生故障或设备进行操作的过渡过程，而且还可能在过渡过程后也长期稳定存在。

这种情况一直会持续至谐振条件被外部因素破坏为止。

一般在电力系统中可能会发生三种不同形式的谐振现象：铁磁谐振、参数谐振、线性谐振。

在牵引供电系统中由于电路中的电感为常数，因此属于线性谐振过电压。

线性电感元件可分为不带铁心的电感元件：如输电线路的电感、变压器的漏感等。

及带铁心的电感元件（元件的励磁特性会接近线性）：如消弧线圈，元件铁心常带空气隙等。

当地铁牵引供电系统回路中的感抗和容抗相等或接近时，即会发生线性谐振过电压。

可采取使回路脱离谐振状态或增加回路的损耗等方法避开谐振条件以消除线性谐振过电压。

高次谐波谐振发生时会危及到高速铁路牵引供电系统安全稳定运行。

高速负荷产生的谐波电流在牵引网上传播或渗透时，可能会使牵引网络元件参数和谐波源参数互相匹配从而引起谐波电流放大甚至谐振现象。

牵引供电网络中的间谐波Burg法分析

中国西部科技２１年Ｏ月（旬）１卷第１期总第２８０１５下第０５４期
牵引供电网络中的问谐波Ｂｒ法分析ｕｇ
乔凯庆周雨杰王成飞
（京铁路局北京供电段，北京１０５）北０６０
摘要：由于高速铁路的快速发展，大量电力电子器件应用在机车牵引系统，间谐波大量存在于铁路牵引电路中，对牵引供电的危害日益严重。本文从间谐波的产生机理出发，研究了基于小波变换的Ｂｒ法，对间谐波进行辨识，通过仿真ｕｇ
型，所以最常用。
信号Ｘｎ由奉身的若干次过去值和白噪声Ｕｎ激励的现（）（）
存值线性组合产生，则模型的时域表达式，可以用面的差
分方程来表示：
谐波的产生机理出发，重点分析了使用Ｂｒ分析的Ａ模型ｕｇＲ法分析问谐波时相比使用ＦＴ法时的优越性，并且通过Ｆ算
尤为婴。由于问谐波同有的半稳性和雄以预测性，本文从问Ｉ｜
有极点，故又称全极点模型，其过程的功率谱具有尖锐的峰
而无深谷。南于Ａ模型可借助解线性方程状得，计算相对简Ｒ化，儿实际中很多物理系统可直接采用或经变换后采用Ａ模Ｒ
实倒分析了将间谐波和白噪声以及基波在不同比例的情况下，基于小波变换的Ｂｒ法对间谐波的辨识，结果证明了ｕｇ