电气化铁路的谐波治理
铁路牵引变谐波的产生与危害治理
铁路牵引变谐波的产生与危害治理摘要：本文从谐波的特点及性质出发,结合相关谐波标准,阐述了谐波测量仪器的基本原理、功能和精度要求等,目的是对谐波的测量、监测与管理有一个较全面的认识,以利谐波的综合治理。
关键词：配电网；谐波；特点；测量；危害；治理Abstract: This article start from the harmonic characteristics and nature of the departure, combined with related harmonic standard, elaborated the basic principle of harmonic measurement instrument, function and precision requirements, is designed for the harmonic measurement, monitoring and management to have a more comprehensive understanding, in order to harmonic comprehensive management.Key words: distribution network; harmonic; characteristics; measurement; hazard; control中图分类号：F416.61文献标识码：A引言由于电力电子技术在电气设备中的广泛应用，以及其它非线性负荷的不断增加，尤其是铁路牵引变电站的增加，网络中的谐波引发的问题日益严重，已危及电力网和用电设备自身的安全和经济运行。
为此，谐波问题的分析和综合治理也日益被广泛关注。
治理好谐波，不仅能降低电能损耗，而且能延长设备使用寿命，改善电磁环境，提高电能质量。
1、电力系统谐波的基本特性和测量谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍数。
电气化铁路谐波分析及抑制措施
电气化铁路谐波分析及抑制措施作者：郭峰来源：《中国新通信》2015年第21期【摘要】电网谐波影响电力设备的正常运行，危及电力用户的用电安全。
在生产生活中，必须对电网进行谐波治理，消除或者减小谐波对电网的影响，保障电力设备的可靠运行。
如今随着电力机车的广泛应用，电力机车产生的谐波分量已经对电网造成很大的影响。
本文从电气化铁路的特点出发，对电力谐波的产生原因和抑制措施进行了分析。
【关键词】电气化铁路谐波分析谐波治理一、概述铁路运输是国家社会和经济发展的命脉，是国民经济发展的关键因素。
电气化铁路具有机组牵引力大、运行速度快、能耗低、污染小、工作环境好等特点，是我国铁路设备发展的重要方向。
电气化铁路动力电力网的正常和可靠运行是电力机车安全运行的基本保障。
随着电气化铁路的广泛应用，电力系统的高次谐波分量大量增加，使电力网络的用电质量大大降低。
电气化铁路的用电负荷是非线性的，且随着运输强度的变化而波动。
因此电气化铁路的谐波分量具有波动性和随时间变化而变化的特点。
[1]电力机车采用单相供电，在没有补偿设备的情况下，会向电力系统回馈负序分量；并且由于电力机车采用整流电路进行直流驱动，同时由于负荷的波动，往往导致电网功率因数低、谐波分量大等问题，对机车动力供电网络及其上级电网的电能质量造成严重影响，对电力系统的可靠运行造成威胁。
电气化铁路中严重的谐波干扰已经在电网运行过程中造成过较为严重的事故，所以我们必须使电气化铁路的谐波问题得到及时解决。
[2]谐波分量、负序分量、电压波动范围、三相不平衡系数和闪变影响着电气化铁路的电能质量。
其中谐波问题已经成为对电网影响最大，同时也是最为棘手的问题。
二、谐波的产生原因谐波是基波电量的整数倍分量，通常称为高次谐波。
电网中的谐波往往由多个频率的高次谐波分量组成。
电力网络的谐波来源主要包括三个方面：一是发电机等电力电源本身产生的谐波；二是电力变压器等输配电设备产生的谐波；三是直流电机或者其他用电设备产生的谐波。
浅析铁路牵引供电系统谐波谐振和抑制
浅析铁路牵引供电系统谐波谐振和抑制摘要：随着我国工业经济快速发展，社会生产生活中高速铁路运输需求量在不断加大。
为了能够有效改善我国铁路的整体运输能力，有效缓解电气化铁路在近年来发展过程中面对的巨大压力，我国在高速铁路技术方面开展了深入研究，且取得了巨大突破。
针对铁路牵引供电系统的谐波和谐振特性进行深入研究有助于提出更加具备可操作性的谐波治理方法，进而充分保障整个铁路系统运行的安全性和稳定性。
本文主要对铁路牵引供电系统谐波谐振的抑制方法进行探讨。
关键词：铁路牵引供电系统；谐波谐振；抑制引言近年来我国高速铁路系统在发展过程中广泛应用了交直交型电力机车，这种汽车与以往的交直型电力机车相比较具有更大的牵引功率，而且实际产生的谐波电流畸变率也相对较小，但是其谐波频谱相对更宽，在这种情况下非常容易出现高次谐波电流，进而导致系统中出现谐波谐振现象，该现象出现考核可能会导致整个系统出现电压保护动作以及避雷器、保护系统相关设备出现爆炸或烧毁等现象，对系统供电可靠性产生巨大影响。
1 铁路牵引供电系统1.1.供电系统特性谐波会对铁路牵引供电系统产生巨大影响，而且谐波传输也主要是以牵引网作为主体路径。
牵引供电系统达到某种参数条件的情况下就会对相应的谐波产生激励作用，最终引发谐振现象，进而引发过电流或过电压故障，此时牵引网中布置的各类设备以及整体的运行稳定性都会受到极大影响[1]。
1.1.铁路牵引供电方式当前铁路牵引供电系统主要可以分为直流和交流制等两种模式，而交流制模式下又可以进一步划分为工频单相交流以及低频单相交流等两种方式。
单相工频交流制供电模式是我国铁路系统应用最为广泛的一种[2]。
在这种模式下利用的主要是单向双绕组主变压器。
其接线方式主要有简单单相接线以及V/V接线等两种方法，简单的单向接线能够体现出经济性和简单化的特征，而且能够全面提升主变压器的容量利用率。
下图1为我国铁路系统较为常用的自偶变压器进入牵引供电方式基本原理。
浅谈电气化铁路动态无功补偿及谐波治理技术方案
①稳定变电所 ２ ． Ｖ侧出 口电压 ， １０ Ａ负载 ７ｋ ５ 在 ３０
电流情 况 下 ， 稳定 母 线 电压 在变 电所 ２ ．ｋ 出 口不 低 ７ Ｖ ５
于 ２ｋ （ ４Ｖ 末端接触 网电压不低于 １ｋ ） ８Ｖ ； ②高压侧（ １ｋ ） 平均功率因数大于 ０ ２ １０ Ｖ 日 ．； ９
（） １电气化铁 路牵 引供 电系统 由于 电力机 车 负荷 的
置的技术状态， 直接关系到运输生产的经济效益。 提高电气化铁道路功率因数有两种方法 ：一是提 高电力机车的功率 因数 ，这可通过改造原有电力机车 或研制高功率因数的电力机车来实现 ； 二是实时监测 、
无功冲击 ， 使供 电电压 出现较大的波动 ， 影响电力机车
现在 比较 常用 的无 功补 偿装 置 有 两种 ：一是 开 关投 切
电容器组 ， 但是当供电馈线没有 电力机 车通过时， 并联
的电容器 组 向系 统倒 送无 功 ，而 电力 部 门对 无 功 补偿 装置 实行 “ 转 正计 ” 即把 用 户反 送 电力 系 统 的无 功 反 （ 与取用 的无功 电量 绝 对值 相 累加 ）使 功率 因数达 不 到 ，
五次等奇次电流谐波为主， 这些谐波电流会导致电网电
压 发生 较 大 畸变 ， 重影 响 了 电 网的供 电质量 ， 至会 严 甚
组而引发的系统过 电压事故 ；二是使用 晶闸管控制电
抗器（Ｃ ， 价格昂贵 ， Ｔ Ｒ）但 占地 面积 大 且装 置 自身 产 生
的谐 波 含量大 。
危害供 电设备的安全运行。
１ 概 述
电气化铁路是重要的电力用户 ， 其无功问题也一直
很 严重 。电气 化铁路 电力机 车和牵 引变 电所 无功补偿 装
电气化铁路用户的谐波分析与治理方案
２ ． ２ 电气化铁路 的谐 波治理方案 谐 波对 电力系 统及 电力 设备 的危 害 已引
起 广 泛 关 注 。 包 头 电 网 就 曾发 生 过 由于 谐 波 侵 扰 导 致 停 电的 事 故 。针 对 电气 化 铁 路 谐 波 我 们
器的特点不同， 抑制 谐波 的原理也有很大差异 。 我们应根据 电气化铁路用户及 电力系统的具体
情 况 采 取 相 适 宜 的谐 波 治理 方 案 ，才 能 使 用 户
波对 电力系 统的影响，对于早期的韶 山型 电力 机车还应考虑 ３次及其他 谐波对 电力系统的影
响。
可 以采取 以下治理方案。 ２ ． ２ ． １ 采 用新型 电力机车
与 先 前 韶 山型 电 力机 车 相 比 ， Ｓ Ｓ ４改 进 型
Ｔ ３ 、Ｔ ４ ，投入 六臂 桥。 因此 电力机 车从 电力 系统 中吸收的是缺角的正弦波 ，给 电网留下 的 是 另一部分缺角的正弦波 ，显然其 留下部分含 有大量 的谐波 。因为平波 电抗器 的谐波 阻抗远 远 大于系统 的交流 谐波 阻抗 ， 这种谐波源注入
电 网 的 谐波 只 由 直 流 侧 电流 和 各 半 导 体 的切 换 方 式 决 定 。 且 电 流 谐 波 成 分 基 本 与 交 流 侧 的 内 阻和 电 压 无 关 ， 所 以这 种 谐 波源 可 以被 看 成 是
ＧＢ ／ Ｔ １ ４ ５ ４ ９ — １ ９ ９ ３《 电能 质量 公用 电网谐 压反而会 放大数倍，导致设备的损坏 。此 外， 做 了相 应规 定。对 于 １ １ ０ ＫＶ电 网注入 公共 连
接 点 的谐 波 电流 允 许 值 为 如 表 ２ 。 当 电 网 公 共 连 接 点 的 最 小 短 路 容 量 不 同
电气化铁路供电系统中的谐波分析与抑制
电气化铁路供电系统中的谐波分析与抑制谐波是指电路中频率为基波频率整数倍的幅度较小但频率较高的波动。
在电气化铁路供电系统中，谐波的产生会对电网造成一定的影响，不仅会导致设备工作不稳定，还可能损坏设备，影响供电质量。
因此，对电气化铁路供电系统中的谐波进行分析与抑制是非常重要的。
首先，谐波产生的原因主要有电动机、整流器、变压器等非线性负荷设备的工作方式引起的。
这些设备在工作时，会引入谐波电流，造成电网谐波污染。
而这些谐波电流会经由供电系统传递到其他设备，引起更严重的谐波问题。
因此，对谐波的产生机理进行深入分析是解决问题的关键。
为了对电气化铁路供电系统中的谐波进行准确分析，我们需要采用适当的谐波分析方法。
其中，最常用且有效的是频谱分析法。
通过对供电系统电流和电压进行频谱分析，可以得到不同频率的谐波成分和其幅度大小。
根据分析结果，可以判断出谐波的主要来源，为进一步的抑制提供指导。
在谐波抑制的过程中，我们首先需要考虑的是使用合适的滤波器。
滤波器可以将谐波电流或电压与基波分离，从而减少谐波对电网的影响。
根据谐波频率的不同，可以选择合适的滤波器类型，如谐波滤波器、无源滤波器等。
此外，还可以在系统中增加平滑电容器，来降低谐波电流的幅度。
通过合理选择和布置滤波器，可以有效地抑制谐波，提高供电系统的稳定性。
除了滤波器外，我们还可以通过优化系统设计来进一步抑制谐波。
例如，可以合理选择电气设备，并对设备进行合理的匹配。
对于电动机设备，可以选择带有谐波抑制的电机，减少谐波的产生。
此外，还可以改善供电系统的接地方式，提高系统的接地质量，从而减少谐波的传播。
当然，在进行谐波抑制时，我们还需要注意采取有效的监测与测试措施。
通过定期的谐波监测，可以了解系统中谐波的变化情况，及时发现和解决问题。
在进行谐波测试时，应选择合适的测试仪器，并且保证测试方法的准确性和可靠性。
通过有效的监测和测试，可以及时发现并解决谐波问题，从根本上提高供电系统的稳定性和可靠性。
电力工业部关于加强电气化铁路谐波治理工作的通知
电力工业部关于加强电气化铁路谐波治理工作的通知文章属性•【制定机关】电力工业部(已撤销)•【公布日期】1997.03.05•【文号】电安生[1997]115号•【施行日期】1997.03.05•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】失效•【主题分类】电力及电力工业正文电力工业部关于加强电气化铁路谐波治理工作的通知（1997年3月5日电安生［1997］115号）改革开放以来，我国电气化铁路（以下简称“电铁”）获得迅速发展。
目前，全国电铁通车里程逾万公里，遍及全国十八个省（自治区、直辖市）电网。
为认真贯彻《电力法》，确保供电的电能质量，保障电网安全和广大用户的利益，在保证电铁安全供电的同时，必须尽早尽快治理好电铁谐波。
为此，现将治理电铁谐波的有关问题通知如下：一、必须高度重视电铁谐波超标的严重性电铁机车是单相大功率整流负荷，其用电会产生大量的谐波与负序，如不能在电铁牵引变电站得到及时治理，将注入电力系统，影响全网，波及用户。
由于电铁机车沿铁路移动用电，其产生的危害性远比其他任何谐波源设备更为严重，更为广泛。
据不完全统计，自电铁投运三十多年以来，电铁谐波与负序已引发过２００ＭＷ发电机跳闸，山西、河南、贵州等电网大面积停电或系统解列，电网产生局部谐振，发电机转子损坏，继电保护非正常频繁启动，用户电动机和电容器大量烧坏，小火电厂不能就近并网等一系列的危害，使社会、电力部门和用户蒙受了巨大的经济损失。
随着电铁运量的增加和电铁向东部发达地区扩展，如电铁谐波仍然不能得到及时治理，其产生的危害将会更加严重。
对此，各级电力部门必须予以高度重视，应尽早尽快采取对策予以治理。
二、电铁谐波治理的原则对电铁谐波的治理，应坚持下列原则：１．电铁是公用电网的一个用户。
电铁用电必须严格遵守《电力法》、电力行政法规和国家为公用电网制定的技术标准。
对谐波问题应依法治理，依国家标准治理，电力部门应公平对待一切用户，在治理上不搞双重标准。
电气化铁路动态无功补偿与谐波治理
电气化铁路动态无功补偿与谐波治理现在铁路部门编制的铁道行业标准《电气化铁路动态无功补偿装置》认可了四类适用于单相工频交流电气化铁路用的动态无功补偿装置。
（1）静止无功发生器（SVG）Static Var Generator；（2）静止无功补偿装置（SVC）Static Var Compensator包括TCR型直挂式和TSC 型分组投切式两种；（3）磁控式动态无功补偿装置（MSVC）Magnetically Static Var Compensator；（4）有级调压式动态无功补偿装置（SAVDC）Step Adjest Voltage Dynamic Compensator。
以上几种无功补偿装置对早期的同步调相机无功补偿方案说了否，同样对利用真空负荷开关和真空接触器进行分组投切的方案都说了否。
以上介绍的四类动态无功补偿装置分述如下：1 SVG静止无功发生器1.1 SVG的预期期待-完美型。
根据有关文献介绍如下：SVG是当今无功补偿领域的最新技术代表。
SVG并联于电网中，相当于一个可变的无功电流源，其无功电流可以快速地跟随负荷无功电流的变化而变化，自动补偿系统所需要的无功功率。
由于SVG的响应速度极快（小于5ms，传统的静止补偿装置响应时间大于10ms），所以SVG又称为静止无功补偿器（Static Syncnronous Compensator简称STATCOM）或配电用静止同步补偿器DSTATCOM （Distribution-STATCOM）。
SVG的基本原理是利用可关断大功率电力电子器件（如IGBT）组成自换相桥式电路。
经过电抗器并联于电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该装置吸收或者发出满足系统要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。
现在提高改善电压质量的办法很多，有能量贮存技术、补偿技术、开关切换技术、调压技术等。
SVG(包括SVC)基本思路是补偿，以当代电力电子技术为支撑，使得用户电力CP （Custom Power）柔性化。
铁路客站电气设备谐波分析与治理
率显 示屏 、 变 频器 、 气体 放 电灯等 设备 。
３ 谐 波 源 产 生 谐 波 的 机 理
３ ． １ 变 频器 产 生谐 波 的机 理及谐 波含 量 变 频器采 用 三相 桥 式 整 流 电路 （ 见图 １ ） ， 因整
客站电气设备产生 的谐波进行分析 ， 并 提出治理方
案。
ｃ ａ ｌ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐｍｅ ｎ ｔ ．Ｔｏ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｈ ａ ｒ ｍｏ ｎ ｉ ｃ，ｈ ａ ｍ ｏ ｒ ｎ ｉ ｃ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｈ ａ ｍｏ ｒ ｎ ｉ ｃ ｇ ｅ ｎ — ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｍｏ ｎ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｏ ｆ ｐａ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｉ ｆ ｌ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎｇ ｄｅ － ｖ ｉ ｃ ｅ ｔ ｏ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｗｅ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｌ ｗａ ｙ ｉ ｎ Ｈａ ｒ ｂｉ ｎ ｈ ａ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ
随着铁 路 客 站 的 大 规 模 建 设 ， 电梯 、 Ｕ Ｐ Ｓ 、 大 功
电力 设备 称 为谐波 源 。主要 的谐 波源是 非 线性 电气
设备 。铁 路客 站 中的 主要 谐 波源 是 电梯 、 Ｕ Ｐ Ｓ 、 大 功
电力谐波治理的几种方法
电力谐波治理的几种方法目前常用的电力谐波治理的方法无外乎有三种，无源滤波、有源滤波、无功补偿。
下面就谈谈这二种方法的优缺点以及市场前景及其经济效益的分析。
6.1、无源谐波滤除装置无源滤波器的主要是用电抗器与电容器构成，无源滤波装置的成本较低，经济，简便，因此获得广泛应用。
无源滤波器可以分为并联滤波器与串联滤波器。
6.1.1、无源并联滤波器现有的谐波滤除装置大都使用无源并联滤波器，对每一种频率的谐波需要使用一组滤波器，通常需要使用多组滤波器用以滤除不同频率的谐波。
多组滤波器的使用造成结构复杂，成本增高，并且由于通常的系统中含有无限多种频率的谐波成分，因此无法将谐波全部滤除。
不仅如此，由于并联滤波器对谐波的阻抗很低，通常会使谐波源产生更大的谐波电流，谐振在不同频率的滤波器还会互相干扰，例如7次谐波滤波器就可能会放大5次谐波。
因此，如果有人将并联滤波器安装前后的谐波情况做过对比，就会发现：虽然滤波器安装以后影响系统的谐波电流减小，但是各滤波器中以及进入系统的谐波电流之和远远超过未安装滤波器之前，谐波源产生的谐波电流也超过未安装滤波器之前。
从广义的角度来讲，频率不等于工频频率的成分统统都是谐波。
因此，工频是单一频率，而谐波有无限多种频率，可见谐波具有无限的复杂性，使用并联滤波器的方法显然无法对付无限频率成分的谐波。
6.1.2、无源串联滤波器由电感与电容串联构成的LC串联滤波器，具有一个阻抗很低的串联谐振点，如果我们构造一个串联谐振点为工频频率的串联滤波器，并将其串联在线路中，就可以滤掉所有的谐波。
这就是本文介绍的串联滤波器，串联滤波器由电感和电容串联而成，并且串联连接在电源与负荷之间，因此串联滤波器的“串联”二字具有双重意思：一个意思表示电感与电容串联，另一个意思表示串联在电路中使用。
在三相电路中均接入串联滤波器，由于串联带通滤波器对基波电流的阻抗很小，而对谐波电流的阻抗很大，于是只用一组滤波器就可以滤除所有频率的谐波。
电气化铁路专用电力变流装置中的谐波抑制技术研究
电气化铁路专用电力变流装置中的谐波抑制技术研究引言：随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，铁路交通成为现代化交通体系中的重要组成部分。
为了满足高速、大容量、高品质的电力需求，电气化铁路系统应运而生。
然而，电力变流装置产生的谐波是电气化铁路系统中的一个重要问题，影响变流装置的性能和稳定性。
因此，谐波抑制技术在电气化铁路专用电力变流装置中的研究具有重要意义。
一、谐波的产生及其影响1. 谐波的产生机制电气化铁路专用电力变流装置在工作过程中，由于非线性负载和电力设备的运行，产生了一系列的谐波信号。
谐波信号主要分为直流与交流谐波两类，其主要频率为3次、5次、7次的谐波。
2. 谐波的影响（1）降低系统效率：谐波信号会在电力系统中引起能量损耗，导致系统效率下降。
（2）增加线路损耗：谐波信号会引起线路的电流和电压失真，增加了线路的损耗和电力系统的负载。
（3）影响设备运行：谐波信号对电气设备的性能产生不良影响，缩短设备的寿命，并且可能引起设备故障。
二、谐波抑制技术研究现状1. 有源滤波技术有源滤波技术是目前应用较广泛的一种谐波抑制技术。
它通过在电力变流装置输出端安装有源滤波器来实现对谐波的抑制。
有源滤波器能够根据谐波信号的特征，发挥出相应的滤波作用，将谐波信号补偿谐波相同谐波信号。
2. 无源滤波技术无源滤波技术是一种使用LC滤波电路抑制谐波的技术。
该技术能够通过合理设计滤波器电路，将谐波信号与基波信号进行有效分离，从而实现谐波抑制的目的。
3. 谐波电流逆变技术谐波电流逆变技术是一种通过改变电力变流装置的输出电流波形来实现对谐波的抑制的技术。
通过逆变器的控制来改变电流波形，进而抑制谐波信号的传播。
三、谐波抑制技术研究方向1. 谐波抑制器设计与优化目前，对于电气化铁路专用电力变流装置中的谐波抑制技术，需要进一步研究和优化谐波抑制器的设计。
通过优化谐波抑制器的结构、参数，提高对谐波的抑制效果，减少电力变流装置对电力系统的谐波干扰。
电气化铁路牵引变电站谐波分析及治理措施
接人 电网 ， 低压 侧 一个顶 点接地 ， 外两 个顶 点引 另 出两 条供 电臂 ， 别 向处 在 不 同位 置 的 电力 机 车 分
供 电 。一 般 一条 供 电臂 长度 在 ２ ｍ 左 右 ， ０ｋ 电力
机车 台数 为 １ ～３台 。 这种 供 电方 式 以大 地 和铁 轨 作 为 回流 线 ， 由 牵 引变压 器 、 电 臂 、 供 电力机 车 、 大地 （ 轨 ） 成 铁 组 回路 。 当一 个牵 引站 的供 电臂 与另一 个牵 引站 的 供 电臂 相 汇 时 ， 立 一 个 分 区 亭 。分 区亭 由开 关 设 组成 ， 正常 时开 关断 开 ， 两个 供 电臂各 由相 应 的牵 引站供 电 ， 车靠 惯 性 通 过 分 区亭 。当一 个 牵 引 列
ｂｓ． ａｅ
Ｋｅ ｒ ｓ： ｌ ｃｒｆｅ ａ ｌ ａ ａ ｍ ｏ ｃ ａ ａｌｓｓ； ｅｅ ｔｉ ｏ ｏ ｏｔｖｅ ｙ ｗｏ ｄ ｅ ｅ ｔ ｉｉｄ ｒ ｉｗ ｙｌ ｒ ｎｉ ｎ ｙ ｉ ｈ ｌｃ ｒｃ ｌｃ ｍ ｉ
近年 来 ， 内蒙 古 自治 区开 始 大 范 围建 设 电气 化铁路 ， 随着大 量 的电力机 车负荷 接入 电网 ， 势必
功率整 流 负荷 ， 其用 电会 产 生 大量 的谐 波 与 负序
电流 ， 由于 电力机 车沿铁 路 移动用 电 ， 如不 能在 电
铁牵 引变 电站得 到及 时治理 ， 注入的危害性 远 比其他 任何
谐 波源 设备更 为严 重 ， 为广 泛 。 更
要 ： 力 机 车 已 逐 渐 成 为 电 网 主 要 的 大 型谐 波 源 之 一 。结 合包 神 铁 路 万 水 泉 南 牵 引 变 电 站 的 实 际 情 况 ， 电
交流电力机车谐波特性及治理初探
交流电力机车谐波特性及治理初探【摘要】本文主要探讨交流电力机车谐波特性及治理的相关问题。
首先分析了谐波的产生机理和特性，接着探讨了谐波对电力系统及设备的影响。
在谐波的治理方法探讨部分，介绍了谐波滤波器在交流电力机车中的应用，并讨论了谐波监测与管理策略。
结合以上内容，强调了交流电力机车谐波特性及治理的重要性，展望了未来研究方向和技术应用前景。
通过本文的研究，有望提高交流电力机车的运行效率，减少谐波对电力系统的影响，促进行业的可持续发展。
【关键词】交流电力机车、谐波特性、谐波治理、产生机理、影响、治理方法、谐波滤波器、监测、管理策略、重要性、研究方向、展望、技术应用、前景分析1. 引言1.1 交流电力机车谐波特性及治理初探本文旨在对交流电力机车谐波特性及治理进行初探，首先将分析谐波的产生机理与特性，探讨谐波对电力系统及设备的影响。
随后将探讨谐波的治理方法，包括谐波滤波器在交流电力机车中的应用以及谐波监测与管理策略。
通过对交流电力机车谐波特性及治理的研究，可以更好地认识谐波问题的严重性和复杂性，为谐波治理提供更加科学有效的方法。
本文还将探讨交流电力机车谐波特性及治理的重要性、未来研究方向和展望，以及技术应用前景分析，旨在为相关研究和实践提供参考与借鉴。
2. 正文2.1 谐波的产生机理与特性分析谐波是电力系统中频率不是基波（即电源频率）的谐波分量，主要是由非线性负载引起的。
在交流电力机车系统中，谐波主要来源于电力电子器件、开关装置和电动机等设备的非线性特性以及变压器的磁饱和等因素。
这些非线性设备会导致电流和电压波形失真，进而产生谐波。
交流电力机车在牵引和制动过程中会产生大量的谐波，特别是在高速运行和频繁启动制动的情况下，谐波的含量更为显著。
谐波的特性表现在频率分量不同，振幅不同，相位不同。
在交流电力机车系统中，谐波的频率范围主要集中在50Hz的整数倍频率上，其中主要包括第3、5、7、9、11次谐波等。
这些谐波会造成电力系统中电流和电压的失真，导致设备过载、温升过高、谐波损耗、运行不稳定等问题，进而影响系统的稳定性和可靠性。
电气化铁路谐波抑制方法浅析
：
图 １ Ａ Ｆ基本原理图 Ｐ
国 内大 多数 的有源 电力滤波 器 为 电压型 。 按照 有源 滤 波器 与 系统 的连 接 方式 的不 同可 分为 并 联 型 Ａ Ｆ ￣
和 串联型 Ａ Ｆ 如 图 ２ 图 ３ 示 。 ￣ ， 、 所
２ 采用滤 波 器来 抑制 谐 波
（） ４ 滤波 要求和 无功补 偿 、 压要求 有时难 以协调 。 调
２２ 有 源 电 力 滤 波 器 （ ． ＡＰＦ ） ２３ 混 合 型 有 源 电 力 滤 波 器 （ ． ＨＡＰ ） Ｆ
混合 型 有源 电力滤 波器 充 分利 用 无源 滤 波器 和 有源 滤 波 器 的 优点， 通过 适 当 的配 合使 用 ， 有效 地 改进 了无源 滤 波器 因 电源 系 统
在实 际 工程 应用 中用 得 最 多的 就 是滤波 器 ，滤 波 器可 分 为 无
源 滤波 器 （Ｐ ） Ｐ Ｆ 和有 源 电力 滤 波 器 （Ｐ ） 混 合 型 有 源 电 力 滤 波 Ａ Ｆ及
器（ ＨＡＰ ） Ｆ 。
２． 无 源 滤 波 器 （ Ｆ １ ＰＰ ）
采用 交流无 源滤 波器 就近吸 收谐 波产 生 的谐波 电流 ， 低供 电 降 点 的谐波 电压 ， 是抑 制谐波 污染 的一 种有 效措 施 。无 源 滤波 器 由于 其结 构简 单 ， 成本 低 ， 吸 收谐波 基础 上还 可 以补偿 无功 ， 在 同时其 维
三 皇 Ｄｎ ｏ ｃｎｙ ｉｎ ｕ ｉ ｉ ｇｅ ｚｏ ｈ ａ ｇ ｈ ｇｕｄｇ ａ ｑｎ
电气化铁路谐波抑制 方法浅析
周 宁
（ 西 送 变 电建 设 公 司 ， 西 南 宁 ５ ０ ３ ） 广 广 ３ ０ １
摘 要： 介绍了几种电气化铁路谐波抑制方法 。描述 了各型滤波器的性能及其优缺点 ， 并对滤波器 的发展趋势进 行展 望。同时对无功补偿 的 各种装置进行 了比较分析 ， 随后根据我 国电气化铁 路的实际情 况， 电气化铁路谐波污染 的治理提 出建议 。 对
秦皇岛地区两座220kV变电站的电铁谐波治理
秦皇岛地区两座220kV变电站的电铁谐波治理礼经电器摘要：就如何对220kV变电站的电铁谐波进行治理及具体实施进行了介绍。
这次谐波治理方案的主要特点是在电力系统的220kV变电站内进行滤波。
一台220kV主变的低压侧安装了4组滤波电容器组，分别对3、5、7、11及以上谐波进行了治理。
滤波电容器组投运后，经华北电力谐波管理站测试，母线电压畸变率和谐波用户注入电力系统的谐波电流均达到了国标的要求，主变力率得到了提高，取得了显著的经济效益和社会效益。
关键词：变电站；电铁；谐波；治理电力系统的谐波不是新问题，早在上世纪30年代输电线路上观察到畸变的电压和电流波形时，电力系统就认识到谐波的危害性，当时主要是指谐波对电话、电机、电容器的损坏。
近年来随着电气化牵引机车、冶金、化工等大量非线性用电设备的增多以及大量家用电器的应用，这些设备产生的谐波进入电网，直接危害电力设备的安全和危及电网的稳定运行。
因此谐波已成为一种“公害”，必需对谐波进行治理。
礼经电器小营和徐庄220kV变电站，是秦皇岛地区两座重要的枢纽变电站，220kV主变容量总计为540MVA，供电能力占秦皇岛地区的60％，可见其重要程度。
小营站110kV侧担负着向京铁和大铁两座牵引站供电的任务，徐庄站110kV侧向铁北牵引站供电，与此同时还要向许多厂矿供电。
亚洲能源输出第一大港——秦皇岛港的煤炭，全部由电铁运输，电铁的运行给我地区电能质量带来严重的污染，铁道部门目前在电铁牵引站又未能采取有效的措施，把电铁谐波污染及时就地消除，致使谐波源源不断地注入电力系统，殃及电网。
秦皇岛电力公司和华北电力科学研究院共同对秦皇岛地区220kV变电站的谐波和负序进行了测试，小营和徐庄两座220kV变电站的110kV母线上谐波电压总畸变率达到2．4％～4．6％，已超过国家标准规定的一倍多。
国家标准（GB／T14549－1993）《电能质量·公用电网谐波》规定，电压总畸变率要＜2％。
电气化铁路牵引变电站谐波分析及治理措施doc
电气技师论文范文下载：电气化铁路牵引变电站谐波分析及治理措施摘要:电力机车已逐渐成为电网主要的大型谐波源之一。
结合包神铁路万水泉南牵引变电站的实际情况,对电气化铁路所产生的谐波进行了分析和计算,并在此基础上提出了相应的谐波治理措施。
关键词:电气化铁路;谐波分析;电力机车近年来,内蒙古自治区开始大范围建设电气化铁路,随着大量的电力机车负荷接入电网,势必对电网的供电质量造成影响。
电力机车是单相大功率整流负荷,其用电会产生大量的谐波与负序电流,由于电力机车沿铁路移动用电,如不能在电铁牵引变电站得到及时治理,将注入电力系统,影响全网,波及用户,其产生的危害性远比其他任何谐波源设备更为严重,更为广泛。
因此,对电气化铁路牵引变电站谐波的分析和治理越来越受到电力企业和铁路部门的重视。
本文以包神铁路万水泉南牵引变电站为例,进行有关的谐波分析和治理措施研究。
1 包神铁路万水泉南牵引变电站概况包神铁路的牵引电网采用带回流线的直接供电方式。
由于电力牵引为一级负荷,万水泉南牵引变电站由麻池117麻牵Ⅰ回、麻池118麻牵Ⅱ回两路电源供电,当任一路故障时,另一路仍应正常供电。
牵引变压器单台容量为25 000 kVA,采用三相V/V接线,固定备用方式;高压侧电压为110kV,低压侧输出额定电压为27.5 kV,其高压侧接入电网,低压侧一个顶点接地,另外两个顶点引出两条供电臂,分别向处在不同位置的电力机车供电。
一般一条供电臂长度在20 km左右,电力机车台数为1~3台。
这种供电方式以大地和铁轨作为回流线,由牵引变压器、供电臂、电力机车、大地(铁轨)组成回路。
当一个牵引站的供电臂与另一个牵引站的供电臂相汇时,设立一个分区亭。
分区亭由开关组成,正常时开关断开,两个供电臂各由相应的牵引站供电,列车靠惯性通过分区亭。
当一个牵引站失去电源时,分区亭开关闭合,临时向停电的供电臂供电。
2 电气化铁路牵引变电站的谐波分析及危害电力机车作为整流负荷是电气化铁路谐波产生的根源。
谐波治理方法
谐波治理方法1、谐波治理原则。
通过分析，对通信、信号设备造成干扰的谐波主要来自牵引负荷，而铁路10kv 电力供电设计多采用27.5/10kv供电方式，选择谐波干扰小的电源作为主供电源会降低安全风险。
但当地方电力系统检修时，或地方电源因居民用电导致谐波上升时，仍会干扰信号、通信供电电源的质量，所以改变设计方法，并不能解决此问题。
从供电的电源集中整治，然后供给相应的负荷，也不经济，固需要解决的容量太大，且即便是集中解决，从供电的角度讲，电源也并非单独供给通信、信号，目前的生产、生活设备大量采用了变频设备，如地热井水泵恒转矩变频供电装置，变频空调，电磁炉，炊事机械等等，也会产生大量的谐波，进而干扰通信、信号电源的质量，所以，大的方案就是通信信号根据设备的重要程度和对谐波要求的高低，来选择小容量的谐波治理设备，才能达到既经济又安全的效果。
各车站的通信、信号设备，其总功率一般不超过40kvA，治理相对容易。
2、谐波治理方法。
采用交—直—交系统进行隔离，此方法在国外早有使用，我也曾在朔黄线三汲、段庄两个分区所进行试验。
采用进口交—直—交，通过改变蓄电池的容量，还可满足因利用下雨导致10kv电源线供电中断而引起的行车干扰。
如2013年8月4日，朔黄线肃北至太师庄间大面积树木倒伏，导致贯通、自闭全部中断，影响行车近2小时，如果采用交—直—交逆变电源，在电池容量允许的情况下，就不会影响通信、信号的供电，不仅解决了谐波问题，还解决了供电中断对行车的影响，是一个一举双得的好事。
3、谐波治理措施。
3.1采用无源滤波器滤波。
日常采用的滤波治理方法，其中一种方法就是采用无源滤波装置，即所谓LC滤波器，主要由滤波电容器、电抗器和电阻器组成。
其与谐波源关联，除了起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。
这种滤波器最早出现，具有结构简单，投资少的特点，运行可靠性高，所以运行费用较低，应用较为广泛。
但也存在一些问题，如当系统结构或参数发生变化或滤波器本身参数变化时，滤波器可能产生谐波放大，而且这种滤波器对电压波动负序等不能综合治理。
电气化铁路牵引供电系统谐波分析与治理
电气化铁路牵引供电系统谐波分析与治理张涛【摘要】With the development of high-speed railway, more and more higher harmonic generated from the traction pow-er supply brings pollution to power grid so that the harmonic governance problems have been increasingly serious. This paper introduces the basic concept of harmonics, generating mechanism, the load characteristics of high-speed railway and railway locomotive harmonic generation. On this basis, by using Fourier decomposition method, quantitative analy-sis, characteristic quantity analysis on harmonic content, total harmonic distortion rate and the containing rate of the nth harmonics is performed. Finally, such power system harmonic suppression measures as additionally set with power quali-ty analysis device, active, passive, and hybrid filter and equipped with static reactive compensation devices are put for-ward to effectively reduce the influence of the higher harmonic of high-speed railway to the power system in the future.%国家电气化铁路尤其是高速铁路的迅猛发展，牵引供电非线性负荷给电网带来高次谐波污染，文章介绍了电力系统谐波的基本概念、产生机理以及高速铁路负荷特性及铁路机车谐波的产生。
浅谈牵引网的无功补偿和谐波治理
浅谈牵引网的无功补偿和谐波治理文章介绍了电气化铁路牵引网供电系统对电力系统的影响，电压跌落、功率因数过低、谐波污染等问题。
并针对这些问题提出相应的解决方案。
标签：功率因数；谐波污染；TSC无功补偿1 概述电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力牵引供电系统提供。
牵引供电系统与一般工业用户不同，它是一个不对称的单相牵引负荷，会造成电力系统三相负荷的不平衡，由于电力机车自身的特点又会产生大量的无功功率和谐波污染对周围的电力系统和本身的电能质量都造成了极大地影响。
因此，牵引供电的电能质量问题成为现在电气化铁路建设待解决的问题之一。
2 牵引网中关于电能质量主要存在的几点问题2.1 功率因数过低的问题直流传动电力机车无功功率大，功率因数低也是比较严重的问题，虽然采用过诸多措施，如变电所并联电容器的静态无功补偿，采用这一措施的目的是提高功率因数，降低谐波。
但是现在的计量方式已经改变，采用反转正计的无功计量方法后，增加补偿容量却取得相反的效果，即补得越多，反送无功越多，功率因数越低，过补偿十分突出。
原有固定并联电容补偿装置和固定补偿模式已无法达到提高功率因数的目的。
2.2 电压跌落的问题电力机车通过供电区域时，由于无功功率的作用导致供电区域的电压跌落严重，严重的甚至影响电力机车的正常运行，以及周边电网的电压等级。
2.3 谐波污染的问题电气化铁路的电力牵引单相整流机车使牵引变压器高压侧电流以及电压发生畸变，所产生的大量高次谐波分量通过牵引变压器的高压侧注入电力系统，电力机车是一个很大的谐波源，主要含有3、7次谐波。
这些谐波电流的存在严重破坏供电网的基波电压电流的质量，致使电机电器温升增加和产生振动。
影响电机的机械寿命，还会对周围的电力系统造成破坏。
3 牵引网的无功补偿和谐波治理方案电气化铁道负荷变化剧烈，无功功率和电流随机波动。
国内的无功补偿厂家采用晶闸管交流开关来改变补偿装置的无功，同时滤出一定量的谐波。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
徐 力 强
国电南瑞科技股份有 限公 司 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ６ １ 【 摘 要 】作者结合 自己的实际工作 ，阐述了电气化铁路 系统 中谐波产生的原 因以及谐波的特点，并结合 国外经验 ，给 出了相应的电气化铁路 的谐 波抑制措施 ，并重点介绍 了 Ｐ Ｗ Ｍ整流一 斩波方案 ，具有一定的实际意义。
行方式 ， 确保单相负载可 以均衡地分布在 电气化铁路的沿线 ， 降低 产生 谐波污染的概率 ； 合理安排 电气化铁路各牵引站的供电电源， 可以采用 主供 电源与备用电源相配合 的方式进行调配。 在供 电电源的分布上要注 意相互之间的电气距离 ，避免相互之间的干扰。
２ 、Ｐ Ｗ Ｍ整 流 一 斩 波 方 案
【 关键 词 】谐 波治 理 Ｐ Ｗ Ｍ整 流 一 斩 波 电 气化 铁 路 中图分类号：Ｔ Ｍ７ １ ｌ文献标识码：Ｂ 文章编号：１ ０ ０ ９ － ４ ０ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ７ ６ — ０ １
随着 我国改革开放 的不断深入 ， 我 国的电气化铁路设也得 到了飞
电力机车只有在运动状态下 才可能产生谐波污染 ， 即谐波具有某种 意义上 的 “ 流动性 ” 。传统的抑制措施都是通过在每个变 电所增加大容 量设备 ， 通过滤波和无功补偿的方式降低谐波污染 ， 如果 电力机车的运 作 时间并不长 ，这些传统抑制措施 的效率极低 ，成本太高。 Ｐ ＷＭ整流一 斩波方案则是从电力机车 自身考虑 ， 降低其工作 时产生 的谐波 ，从而减少 电力 机车对整个电 网的影 响。从 某种 意义上来讲 ， Ｐ ＷＭ整流一 斩波方案可 以代替 目前广泛采用 的晶闸管相控整流方式 ， 从 根 本 上解 决 电气 化 铁 路 的谐 波 污 染 问 题 。 在该方案中 ，主要 由 Ｐ ＷＭ整流器、Ｄ Ｃ ／ Ｃ Ｄ斩波器以及变压器等器 件构成 ，其方案原理 图如下所示 ：
—
主 ’ ’ ’ 一
＿ １ Ａ ｃ ／ Ｄ ｅ 整 流 器
ｌ ＡＣ ／ ｔ ） Ｃ Ｐ 羰 流 瓣
速发展。电气化铁路具有速度快 、 节约能源 、 环境污染小等优点 ，目 前 以成为我国铁路 动力改造 的一个主要方 向， 以适应社会主义市场经济条 件 日益增长的运 输需求 。 在 电气化铁 路迅速增长 的同时 ，也间接地引入 了大量 的非 线性负 荷 ，加重了电力系统的谐波污染 。有统计表明 ，电气化铁路 目前 已成为 电力系统的最主要谐波源之一 。 因此 ， 加强电气 化铁路 的谐波治理工作 ， 就有着十分重要的现实意义。 与其他行业 的电力 系统相 比， 电气化铁路 有其特殊性 ，其负荷具有 不对称 、非线性 以及波动较大等特点 ，这也导 致 了电气化铁路系统的谐波呈现时变性 、 波动性等特点 ， 这也给治理工 作带来 了难度 。 在欧美等一些 国家 ，电气化铁路的谐波 污染 已经造成 了 多起严重 的交通事故 ， 我国必须要以此 为鉴 ， 防患于未然 ， 努力做好 电
气化铁路 的谐波治理工作 。
一
过 晶闸管开关投切滤波器 的方式来实现功率补偿。 （ ２）在铁路的牵引变压器内安 装滤波器 。我 国的电气化牵引站以 前一般采用断路器投切或者采用 晶闸管控制 Ｓ Ｖ Ｃ 的方式安装无源滤波 器， 但 是由于无源滤波器本身可能与电力 系统发生谐振 ， 其补偿效果并 不十分理想 。与之相反 ，有源滤波器可 以实现无功状态下的动态补偿 ， 比较适合 电气化铁路的实际情况。但是 由于所需容量较大 ，价格昂贵 ， 如果单独使用 的话成本太高。因此 ， 我 国目前一般采用有 源与无源滤波 器混合使 用的方式 ， 来提高对电气化铁路 系统 中高次谐波的滤波效果。 除了以上措施之外 ， 我们 还可 以通过合理安排铁路系统中的列 车通
、
电气化铁路 的谐波的产生与特点
根据电气化铁路 中电力机车工作的不同阶段 ， 产生的谐波含量也有
很大不同。 下面即以电力机 车的实 际运行为序 ， 分别介绍各个 工作阶段 所产生谐 波的特 点。 １ 、电力机车在启动阶段 ，在 晶闸管开放后馈线 电流逐渐上升 ，同 时主变压器 、 平波 电抗器等的作 用也减缓 了馈线 电流的上升过程。在晶 闸管触发的时刻 ， 会产生馈线 电流谐波 ，该类谐 波具有 “ 开始时刻突然 增加 、后续阶段缓慢增 加”的特点 。 ２ 、电力机车在经过分区亭时 ，由于机车的主变磁通不能发生突变 ， 从而导致励磁涌流。 电力系统 中的谐波含量由主断路器合 闸时刻 的电压 初相角决定 ，该类谐波污染呈现出波形不对称 、畸变较大等特点 。 ３ 、电力机车在下坡运行或准备进站时 ，机车一般处 于惰行状态 。 此 时机车 的馈线 电流主要来 自机车控制 电路用 电、 主变压 器损耗 以及馈 线 的电弧损耗等 ， 随着机车位置 的不断移动 ， 受电弓在接触线上一直处 于滑动状态 ，如果二者的接触不好 ， 就会导致 电弧放电 ， 从 而产生谐波 ’ 干扰 。这类谐波 的特点是频谱分布广泛、发 生时间较短 。 ４ 、电力机车在加速过程 中，晶闸管 的控制角也逐渐减小 ，这包括 了以下两 种情况 ： 既可能是各分段整流桥晶闸管控制角的减小 ，也可能 是各分 段整流桥 之间的平滑过渡 。 在后一种情况下 ， 当新触发整流桥 的 馈线电流开始上 升时 ，就会导致谐波分量的产生。 ５ 、电力机车在减速制 动过程 中，与加速过程类似 ，馈线电流中的 谐波分量将平 滑变化 ， 并最终稳定 。如果机车采用的是 电阻制动 ，此时 晶 闸管闭合 ， 牵引 电机处于激励 发电状态 ， 机车上边 的主要负载都为线 性负载 ， 非线性负载几乎为零 ， 此时馈线电流上的谐波干扰也几乎为零。 根据作者的实际工作 ，以 Ｓ Ｓ — Ｉ Ｉ 型机车为例 ，