客专谐波异常现象分析

客专谐波异常现象分析

1.1.客专谐波异常现象分析

1.1.1.大秦线湖东地区HXD1机车电路封锁现象

（1）自07年12月26日，太原铁路局湖东机务段和湖东一场、二场出现接触网网压振荡，HXD1型机车牵引封锁无法运行情况，特别是2008年1月2日全天发生牵引封锁13次，机车无法正常出入库，严重干扰运输秩序。

（2）同时投入空载HX D1机车不宜超过6台，6~7台是一个临界点，存在持续振荡现象。在此工况下，切除1台机车，车、网恢复正常；再投入1台机车，就将发生振荡现象及牵引封锁。

（3）同时投入多台机车（同时6台以上）比依次投入更易引起振荡；

（4）正常情况下，中间直流电压脉动频率约为3~4Hz，但幅度较小（10~20V 左右）。在振荡过程中，中间直流电压脉动频率仍维持在3~4Hz水平，但幅度加大，直到发生牵引封锁。

（5）当发生较大电流波动时，牵引变压器、自耦变压器的噪声异常增大，温升加剧。

图4.4-1 湖东机务段内HX D1003号车A节网侧电压、电流（出现波动，08_01_01, 13:216 波动动周期：280 ms,波动频率3.57Hz）

图4.4-2 湖东机务段内HX D1003号车A节网侧电压、电流

上图为：出现网压波动，机车封锁后主断路器切除，切除后不久接触网电压波动现象消失，即接触网内波动消失（若干台机车被封锁，被封锁机车牵引变压器退出运行，接触网内也有一部分机车该时刻未被封锁，当接触网电压波动减弱或消失后，这部分机车仍未正常静置或运行）。

图4.4-3 湖东变电所供机务段251馈线电压、电流

从上图可以看出，上图为电流、电压在几秒钟时间内的波形，由于采样时间较长，事实上为电压、电流包络线。关于HX D1003号车A节网侧电压、电流波形，以及电压、电流间的相位关系见下图。

（1）

（2）采用AT供电，电源阻抗为直供方式的4倍.

（2）采用AT供电，供电距离增长。

（3）VVVF电动车组采用脉冲调制产生的1500～1800Hz高次谐波的含量，较交直传动明显增多。

到目前为止，我国客专因牵引网内谐波电流放大引起较大谐振过电压出现的有3次：

京秦线蓟县南牵引变电所

京津城际铁路武清牵引变电所

合宁线龙城牵引变电所（越区供电至合武线长安集变电所）

实际测试结果表明，蓟县南牵引变电所供电区段的电压异常是由牵引网高

次谐波谐振引起的，列车是谐振的激励源。牵引网高次谐波谐振造成母线中谐

波电压分量急剧增高，从而与基波电压合成导致电压升高，实测表明蓟县南变

电所母线电压在谐振情况下可升高35 % ，燕郊分区所母线电压升高幅度较变

电所大，可达50%。

牵引网高次谐波谐振的直接结果是谐波电流放大，实测表明谐振时在变电所55kV 母线上能有高达100A 的单次谐波电流。仿真结果表明，发生17—20 次谐波谐振时，正常复线运行情况下，从动车组到变电所55kV 母线电流可放大6—17 倍，1A 的动车组谐波电流可在变电所引起1—3kV 的谐波电压，在分区所引起2—6kV 的谐波电压；V 停运行时，从动车组到变电所55kV 母线电流可放大8—23 倍，1A 的动车组谐波电流可在变电所引起2—7kV 的谐波电压，在分区所引起5 —15kV 的谐波电压。被放大的谐波电流与电源及牵引变压器合成的谐波阻抗相作用产生很高的谐波电压，谐振谐波电压的分布是供电臂末端分区所处最高，首端变电所处最低，末端近似为首端的2 倍。仿真与分析表明，参与牵引网谐振的有接触网并联分布电容、串联分布阻抗、牵引变压器和进线电源。

根据在测试分析和仿真计算结果，提出了“京哈线蓟县南牵引变电所电压

异常现象治理方案”该方案通过在蓟县南牵引变电所及其两侧分区所加装消谐

装置，吸收动车组产生的谐波电流，使变电所电压异常现象得到有效抑制。

京哈线蓟县南牵引变电所电压异常现象，在国外曾有报导，是特定的牵引

网参数与动车组谐波电流共同产物（蓟县南牵引变电所两侧供电臂较长都是近50km，其接触网参数导致了特定谐波电流放大）；结合目前在我国动车组运行已取得的对电压异常现象的测试结果，运行部门应对运行中监测到的电压异常现象引起重视，及时组织测试分析。

图4.4-5 蓟县南变电所M座母线电压波形（21次谐波电压放大严重）

图4.4-6 蓟县南变电所M座母线2~61次谐波电压（21次谐波放大严重）

图4.4-7 蓟县南变电所M 座母线出现谐振放大时段的电压有效值曲线

14:29:0014:52:20

15:15:4015:39:00

16:02:2116:25:40

26000

28000

30000

32000

34000

Y A x i s T i t l e

X Axis Title

Lambda

图4.4-8 京津城际铁路ATS3（分区兼AT 所）武清方向接触线电压有效值曲线南

接触线额定电压：27.5kV ，图中测试时段有母线的谐振过电压现象。

100

200

300400500

600

700

-50000

-40000-30000-20000-100000

10000

20000

300004000050000Y A x i s T i t l e

X Axis Title

B

图4.4-9 京津城际铁路ATS3（分区兼AT 所）武清方向接触线电压波形（图中波形因采样A/D 饱和，有明显的切顶现象，23次谐波放大严重）

0500

1000

1500

-100

-80-60-40-20020406080100kV

U THD ＝121％

图4.4-10 京津城际铁路武清变电所接触线电压波形（23次谐波放大严重）