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
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。
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。
牵引供电系统第十章谐波课件
牵引供电谐波的危害
• 3.对电力电容器的影响 • 因在高次谐波下的容抗要比在基波下的容抗小得多，从而
使谐波电流的波形崎变更比谐波电压的波形畸变大得多， 即便电压中谐波所占的比例不大，也会产生显著的谐波电 流。特别是在谐振的情况下，很小的谐波电压就会引起很 大的谐波电流，使电容器成倍地过负荷，导致电容器因过 流而损坏。
6
牵引供电谐波的危害
• 2.对牵引变压器的影响 • 谐波电流流过牵引变压器，将产生集肤效应和邻近效应（
相邻导线流过高频电流时，由于磁电作用使电流偏向一边 的特性，称为“邻近效应”)，在绕组中引起附加铜耗， 同时也使铁耗相应增加。另外3的倍数次零序电流会在三 角形接法的绕组内产生环流，这一额外的环流可能会使绕 组电流超过额定值。对于带不对称负载的变压器来说，如 果负载电流中含有直流分量，会引起变压器的磁路饱和， 从而会大大增加交流激磁电流的谐波分量。这些导致变压 器容量减小、效率降低。
• 式中；U n — 第n次谐波电压有效值(方均根值)，
•
In
•
— 第n次谐波电压有效值(方均根值)。
18
第二讲 功率因数
19
无功功率及功率因数
• 我国交直型电力机车的功率因数一般为0.8～0.85左右, 再考虑到牵引网和变压器阻抗的影响, 未补偿的牵引母线 上的功率因数通常为0.80～0.82, 主变高压侧的功率因数 大概0.77～0.78。
13
牵引供电谐波抑制的措施
• 3.加装静止无功补偿装 • 电力机车负荷的移动性、变化性和随机性除了产生谐波外
，往往还会引起供电电压的波动和闪变，因此宜装设能吸 收动态谐波电流的静止无功补偿装置，提高供电系统承受 谐波的能力，同时可以抑制电压波动、电压闪变、补偿功 率因数。
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。
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。
牵引供电谐波对铁路信号干扰分析
牵引供电谐波对铁路信号干扰分析摘要：我国科技水平的大幅度提高，使得我国铁路建造过程中也使用了许多种电子元器。
牵引供电系统产生的干扰信号就会对铁路信号系统产生影响，阻碍铁路的正常运行，为了解决这一问题，本文就牵引供电谐波对铁路信号干扰的方法和原因进行了分析，根据干扰信号产生的原因还有具体的干扰方式，总结出了一些铁路信号系统防干扰的方法。
关键词：供电谐波；铁路信号；干扰随着我国铁路系统的快速发展，已经逐步成为世界上规模最大、运行速度最快、里程最长的国家，而且，高铁、铁路已经在我国正式推广，全国各地都在使用。
但是为了保证铁路系统的正常运行，就需要相关人员及时处理铁路信号系统被供电谐波干扰的问题。
可是我国目前在这方面的研究还很少，经验不足将导致铁路信号系统被牵引供电谐波干扰的问题不能够得到彻底解决。
本文就从供电系统谐波干扰的类型进行分析，在根据具体的干扰方式提出合理有效的优化方案，改善牵引供电谐波干扰铁路信号系统这一问题。
1牵引供电系统电磁干扰进入铁路信号系统的途径电磁干扰主要有两种类型，无论哪一种电磁干扰都会影响到铁路设备还有信号系统的运行。
下文详细介绍了两种电磁干扰进入铁路信号系统的途径。
1.1辐射干扰辐射干扰在传输过程中需要依靠一些辐射介质才能传输，其传播形式与电磁波相同，所以辐射干扰的干扰信号的发射规律与电磁场的规律也是一致的，在传播过程中就会对各种电器、电子设备产生影响。
例如，学校监考使用的信号屏蔽仪的工作原理就是辐射干扰，由辐射干扰产生的电磁场会对电器设备产生信号干扰，这样就会阻碍电器设备的运行。
而铁路的信号系统中使用了大量的电子元器件，因此辐射干扰会对铁路信号系统造成干扰。
1.2传导干扰传导干扰的传播途径比较局限，只能借助电介质在电路中进行传导，主要经过敏感器和干扰源之间的电路。
所以在牵引供电系统中一定会出现这种干扰信号，对铁路的信号系统造成干扰，想要完全避免传导干扰的难度非常大。
2牵引供电谐波对铁路信号系统的干扰方式2.1电流回流时产生的传导性干扰铁路信号系统是由节流电流互感器和轨道上的信号设备共同组成。
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
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。
谐波产生的原因危害和抑制措施
谐波产生的原因危害和抑制措施0前言随着电力电子技术的飞速发展，各种新型用电设备越来越多地问世和使用，高次谐波的影响越来越严重。
电力系统受到谐波污染后，轻则影响系统的运行效率，重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。
以前，电力系统考核电能质量的主要指标是电压的幅值和频率，现在世界各国都把电网电压正谐波形畸变率极限值作为电能质量考核指标之一，正确认识谐波已成为电力工作者的重要任务之一。
因此，研究和分析谐波产生的原因、危害和抑制谐波的措施具有重要的实际意义。
1谐波产生的原因在供电系统中谐波的发生主要是由两大因素造成的:（1）可控硅整流装置和调压装置等的广泛使用，晶闸管在大量家用电器中的普通采用以及各种非线性负荷的增加导致波形畸变。
（2）设备设计思想的改变。
过去倾向于采用在额定情况以下工作或裕量较大的设计。
现在为了竞争，对电工设备倾向于采用在临界情况下的设计。
例如有些设计为了节省材料使磁性材料工作在磁化曲线的深饱和区段，而在这些区段内运行会导致激磁材料波形严重畸变。
2谐波对电力系统的危害谐波对电力系统的污染日益严重，谐波源的注入使电网谐波电流、谐波电压增加，其危害波及全网，对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。
现将对具体设备的危害分析如下：（1）交流发电机。
同步电动机及感应电动机在定子绕组和转子绕组产生附加热损耗，热损耗除谐波电流铜损I2nR以外，还由于电流的集肤效应，产生附加损耗，对转子引起热损耗增大。
对大型汽轮发电机来说，若发生多次谐波振荡，谐波电流超过额定电流的25％时，由于上述原因可能会导致转子局部过热而损坏。
对变压器来说，铁芯产生热损耗，尤其是涡流损耗大，在变压器绕组中有谐波电流，在铁芯中感应磁通，产生铁损。
（2）架空线路谐波电流产生热损，较大的高次谐波电流分量能显著地延缓潜供电流的熄灭，导致单相重合闸失败。
电缆中的谐波电流会产生热损，使电缆介损、温升增大。
（3）电力电容器由于谐波电流会引起附加绝缘介质损耗，加快电力电容器绝缘老化。
电气化铁道牵引供电系统谐波抑制浅析.pdf
第17卷第4期重庆工业高等专科学校学报2002 年 11 月Vol . 17No . 4 Journal of Chongqing Polytechnic College Nov. 2002电气化铁道牵引供电系统谐波抑制浅析朱学军陈昭荣(宁夏大学机械工程系 ,银川 750021)摘要:根据电气化铁道牵引供电系统的特点,从高次谐波对电力系统造成的危害和牵引供电系统进行谐波抑制的必要性出发,介绍了谐波抑制的相关措施和发展动向。
关键词:谐波抑制;滤波器;牵引供电中图分类号: TM76文献标识码:A文章编号:1009 - 3494 (2002) 04 - 0054 - 03电气化铁道上供电系统主要由牵引变电所和牵引网两大部分组成。
它一方面按不对称方式从三相电力系统(110 kV)取得电能;另一方面,经牵引变电所降压为2715 kV或55 kV后,向接触网和电力机车供电。
随着运营能力和各类负荷的增加,作为高压单相非线性负载的电气化铁道,已成为引起电力系统谐波污染的主要谐波源之一。
因此,在目前电气化铁道牵引供电系统进行综合治理的过程中,减少负序电流的影响、抑制谐波以及有效进行无功补偿已成为研究和应用的重要技术课题;同时,这些问题的有效解决也是提高牵引供电质量,促进铁路发展的必由之路。
1 电气化铁道谐波的特点广义而言,谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率为基波频的整数倍,通常称之为高次谐波。
电气化铁道谐波具有以下特点:(1) 单相独立性。
我国铁路供电系统均采用两相供电制,但两相负荷相关性很小,通常认为两臂负荷是独立的。
(2) 随机波动性。
牵引供电系统产生的谐波电流随基波负荷剧烈波动,且范围很大。
(3) 相位广泛分布。
电气化铁道谐波向量可在复平面4个象限上广泛分布。
(4) 高压渗透性。
电气化铁道是为数不多的高压用户,其任一次谐波都通过高压系统向全网渗透,不受变压器接线方向的阻碍。
(5) 稳态奇次性。
单相整流负荷在稳态运行时只产生奇次谐波, 只在涌流中含有偶次谐波。
地铁电力系统中谐波产生原因及危害探讨
地铁电力系统中谐波产生原因及危害探讨地铁作为大城市中最便捷的交通工具之一，其电力系统由高压主变电站、牵引变电所、受电变电所、配电室、倒送站以及接地系统等组成。
但是在地铁电力系统中，存在一些严重的问题，其中之一就是谐波的产生。
而这些谐波不仅会影响电力系统的运行，也会对周围环境和人员健康造成危害。
因此，我们有必要对地铁电力系统中谐波产生原因及危害进行探讨。
谐波的产生原因在地铁电力系统中，谐波通常是由电子设备和非线性负载产生的。
目前，地铁电力系统中常见的谐波源有以下几种：1. 牵引变电所牵引变电所是地铁系统中的重要组成部分，其主要功能是将主变电站提供的高压交流电转换为直流电，供给电动车使用。
但是，在转换的过程中，会产生大量的电子器件，例如电磁阀、温度传感器、可逆转变器和机械传动系统等，这些设备都可能产生谐波。
2. 交流配电系统交流配电系统包括受电变电所、配电室等设备，其作用是将高压交流电转换成低压交流电，并分配给不同的用户。
在此过程中，大量的非线性负载会引起电子器件产生谐波，如变频器、电容器、电感器等。
3. 灯光地铁车站和车厢内的灯光也是谐波的一个重要来源。
许多灯光都使用了LED及其他电子器件，而这些器件的工作方式都是非线性的，因此在运行时也会产生谐波。
4. 电视机和广播系统在地铁的车站和车厢内，人们常常会看到电视机和听到广播，这些设备也是谐波的来源之一。
这些设备内部都有很多电子器件，例如电子管、晶体管、场效应管等，这些设备在使用时也会产生谐波。
5. 其他非线性负载在地铁站和车厢内，还有一些其他的非线性负载。
例如电梯、自动扶梯、空调等设备，这些设备在工作时都会引起电流和电压的变化，从而产生谐波。
谐波对地铁电力系统的危害谐波不仅会影响地铁电力系统的稳定运行，还会对周围的环境和人员健康造成危害。
以下是谐波对地铁电力系统的主要危害：1. 降低电力系统的效率在电力系统中，由于谐波的存在，电流和电压的波形将会失真，这会导致一些功率的损失。
牵引变电所电能质量分析及谐波治理措施
３欢
投 电 容 暑 组 嚣 不 投 电 容 器 组
５欢
进 行分配计算 ， 中 ： ｉ 式 Ｓ 为第 ｉ 用户的用 电协 议容量 ，ｔ 个 Ｓ 为公 共 连接 点 的供 电设备容 量 ，Ｈ Ｌ Ｖ为 １０ Ｖ电 网的短时 间闪变 限值 （８或 １ｋ ｎ） 长时 间闪变限值 （ ６，ｉ Ｖ为第 ｉ ｎ ）ＥＨ 个用户 的闪变 允许值 。 按 上式计算 ， 西梨 园所投运 后在 青云站 ｌ０Ｖ母 线引起 的短时间 ｋ １ 闪变（ Ｉ Ｐ） ｓ允许值为 ０ ８长时间闪变（ｌ允许值为 ０ ６ 对于西梨园牵引 ．， ４ ＰＯ ．。 ３ 站单相 负荷变化在 青云站 １０ Ｖ侧所引起 的电压波动 ，按单 台机车额 ｋ １ 定容量 为 ９ Ｍ Ａ考 虑 ， ． Ｖ ６ 经计算 ， 其最大 电压波动为 １ ８ 对 该铁路线 ． ％。 ３ 列车运 行时间 间隔按高峰时段 考虑 ， 即列车运行 时间间隔为 ５ 分钟 。按 照 国家标准 《 电能质 量一 电压 波动和 闪变）Ｇ １３６２０ ） 推荐 的评 ） Ｂ ２ ２－０ ０所 （ 估方法 ， 采用单 位闪变曲线法 和闪变 时间分 析法来分别计算 。 算结 可 计 果， 其短时间闪变（ 【 Ｐ ） ０ ７长时间闪变（ｌ ｓ值为 ． ， ３ Ｐｃ ） 值为 ０ ７ ． 。都满足国标 ２ 《 电能质量一 电压波动和闪变》规定的要求， ） 如下表所列。
科 技 创 新
２１￣７ （）Ｉ ０ ２ 月上 科技创 新与 应用
牵 引变 电所 电能质量分析及谐波治理措施
胡增 军
（ 京铁 路 局 石 家庄 工 程 项 目管理 部 ， 北 石 家庄 ０ ０ ０ ） 北 河 ５ ０ ０
摘 要 ： 牵引机 车是单相 大功率整流负荷 ， 电铁 牵引变电所在投运时产生大量的谐波和 负序分量， 污染电网。在确定电铁牵引所 供电方案时要选择合理的供 电方式， 或采取防治措施。 本文就 由北京电力公 司供 电的西梨园牵引变电所的接入所产生的谐波、 负
铁路牵引供电系统谐波谐振分析及抑制方法研究
铁路牵引供电系统谐波谐振分析及抑制方法研究单保泉北京铁路局石家庄供电段摘要：伴随着我国经济建设的不断发展，社会对高速运输需求越来越大。
为提高铁路运输能力，缓解电气化铁路运输压力，近年来高速铁路在我国得到迅猛的发展。
研究铁路牵引供电系统的谐波和谐振特性，并针对其原理从根源上提出实用可行的谐波治理方法，对保证铁路供电系统的安全性、稳定性有重大意义，需要引起我们的重视。
基于此本文分析了铁路牵引供电系统谐波谐振分析及抑制方法。
关键词：铁路牵引供电系统；谐波谐振；抑制方法1、铁路牵引供电系统1.1铁路牵引供电系统特性铁路牵引供电系统是谐波危害的对象，牵引网是谐波传输的路径，当牵引供电系统参数满足一定条件时，相应次数的谐波便会在系统的激励下发生谐振，引起的过电压和过电流会对牵引网的稳定性以及牵引网设备产生巨大的危害。
根据既有的牵引网传输线模型，利用数学原理对阻抗和导纳矩阵进行降阶处理，得到牵引网单位长度等效阻抗和导纳，并将牵引供电系统简化为等值电路模型，最后利用模型详细地研究了谐波在牵引网的传输特性，为后续谐波抑制方法提供基础。
1.2铁路牵引供电的供电方式电力牵引供电系统分为直流制和交流制，交流制又分工频单相交流制和低频单相交流制。
我国铁路牵引供电一般采用单相工频交流制供电。
所谓单相工频交流制供电，是指采用单相双绕组主变压器的方式。
它有两种接线方式：简单单相接线和V/V 接线。
简单单相接线设备简单、经济，主变压器容量利用率高。
在我国，电力牵引供电的主要方式分为四种，即 AT(自耦变压器)、BT(吸流变压器)、直接供电、同轴电力电缆。
其供电方式原理图如下。
1-牵引变电所；2-A T自藕变压器；3-机车；4-保护线5-接触网；6-钢轨；7-正馈导线图1 A T自藕变压器供电方式1-牵引变电所；2-机车；3-接触网；4-吸流变压器；5-回流线；6-钢轨图2 BT吸流变压器供电方式1-牵引变电所；2-机车；3-接触网；4-钢轨图3 直接供电方式1-牵引变电所；2-机车；3-接触网；4-钢轨；5-同轴电缆图4 同轴电力电缆供电方式2、谐波与谐振危害2.1谐波危害谐波对电力系统的影响非常巨大，主要包括直接影响和间接影响。
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。
轨道交通牵引变压器网侧谐波治理分析
轨道交通牵引变压器网侧谐波治理分析发表时间：2020-09-23T11:11:42.093Z 来源：《基层建设》2020年第15期作者：丁树林[导读] 摘要：轨道交通牵引变压器的正常运行对电力系统的稳定起着至关重要的作用。
长沙市轨道交通运营有限公司湖南长沙 410000摘要：轨道交通牵引变压器的正常运行对电力系统的稳定起着至关重要的作用。
降低变压器的谐波损耗对电网的良好发展具有重要意义。
这也是保证电力供应正常，更好地服务社会和人民的有效途径。
随着电网的不断发展，电网结构日趋复杂。
轨道交通牵引变压器的谐波损耗是影响变压器的谐波次数和负载，已严重影响变压器的正常运行，导致重大问题在供电电网的过程，同时也危及电网本身的安全。
本文以轨道交通牵引变压器谐波损耗模型为基础，分析了轨道交通牵引变压器谐波损耗的具体情况和影响因素，并提出了一些有效的建议。
关键词：轨道交通；牵引变压器；网侧谐波；治理分析引言国内外对谐波进行了大量的研究。
调查表明，低压用户对电网造成的谐波污染最为严重，配电网中近40%的谐波来自商业用户和居民用户。
配电网中大量的谐波循环不仅会造成电网的附加损耗和电能的浪费，还会引起电力设备的温升，加速绝缘老化，缩短设备的使用寿命。
此外，还会降低供电设备容量利用率，增加设备故障率，造成继电保护装置误动等，给电网带来额外的经济损失。
1轨道交通牵引变压器谐波产生的原因分析谐波主要是在一些采用开关电源的设备中产生的，而这些设备基本都是非线性的负载。
每个非线性负载都会存在于特定的系统中，这些系统的阻抗就会对谐波电流的大小造成影响。
配电变压器就属于非线性负载，其阻抗对谐波电流的影响是最大的，谐波电流会随着阻抗的变小而逐渐增大。
而配电变压器的阻抗大小主要受两个因素的影响，即容量和负载率。
容量越大、负载率越低，则阻抗越小；反之，容量越小、负载率越高，则阻抗越大。
由此可见，容量大、负载率低的配电变压器的谐波电流相比容量小、负载率高的配电变压器谐波电流更大。
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。
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。
- 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)。
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
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。
理论上看，在正常运行情况下非线性负荷是电网谐波的主要产生因素。
非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系，这类负荷的电流不是正弦波，且引起电压波形畸变。
周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后，那些大于基频的分量被称作谐波。
非线性负荷除了产生基频整次谐波外，还可能产生低于基频的次谐波，或高于基波的非整数倍谐波。
电力系统中出现系统短路、开路等事故，而导致系统进入暂态过程引起的谐波，将不归属谐波治理的范畴。
要治理谐波改善供电质量，需要了解谐波类型。
谐波按其性质和波动的快慢可分成四类：准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。
因其多样性和随机性，在实际工作中，要精确评估谐波量值非常困难，所以在iec 6100-4-7标准中对前三类谐波进行了规定，推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。
实际工作中，通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。
一般来说，将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点，测量该点的电压和注入公共电网的电流后，通过对电压和电流的分析，取得谐波测量资料。
相对单点的谐波测量而言，从区域或整个电网角度来看，谐波源的定位和确定谐波模型进而分析它是一个相对复杂的过
程。
谐波源定位，一般采用功率方向法和瞬时负荷参数分割法。
而谐波模型分析的方法一般有三种：非线性时域仿真、非线性和线性频率分析。
三种方法的相同点是对电网作适当的线性化处理，只是在处理非线性设备时采取了不同的模拟方式。
2、配网中的谐波源
严格意义上讲，电力网络的每个环节，包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上。
铁路牵引变电站的整流变、电力机车、硅铁厂、铝厂等的厂用整流变压器等，都是谐波源。
晶闸管整流技术在电力机车、充电装置、开关电源等很多方面被普遍采用。
它采用移相原理，从电网吸收的是半周正弦波，而留给电网剩下的半周正弦波，这种半周正弦波分解后能产生大量的谐波。
有统计表明，整流设备所产生的谐波占整个谐波的近40%，是最大的谐波源。
发电机是由三相绕组组成的，理论上讲，发电机三相绕组必须完全对称，发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才不致造成谐波的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，发电机总会产生少量的谐波。
输电和配电系统中存在大量的电力变压器。
因变压器内铁心饱和，磁化曲线的非线特性以及额定工作磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸多因素，致使磁化电流呈尖顶形，内含大量奇次谐波。
变压器铁心饱和度越高，其工作点偏离线性就越远，产生的谐波电流就越大，严重时三次谐波电流可达额定电流的5%。
用电
环节谐波源更多，晶闸管式整流设备、变频装置、充气电光源以及家用电器，都能产生一定量的谐波。
变频原理常用于水泵、风机等设备中，变频一般分为两类：交-直-交变频器和交-交变频器。
前者将380v 50hz工频电源经三相桥式可控硅整流，变成直流电压信号，滤波后由大功率晶体开关元件逆变成可变频率的交流信号。
后者将固定频率的交流电直接转换成相数一致但频率可调的交流电。
两者均采用相位控制技术，所以在变换后会产生含复杂成分(整次或分次)的谐波。
3、铁路牵引系统产生的谐波与其它谐波源的不同
铁路牵引整流变压器主要为电力机车供电，火车行驶频繁，电气化铁路沿线分布的铁路牵引变电站多，基本上一个县城一个变电站，相对来说对电网的冲击大，冲击频率高，相应的谐波源多。
同时火车不经过，对于供电的变电站无负荷，而火车经过时，无功负荷增加，改变变电站的无功分布。
但硅铁厂、铝厂等的厂用整流变压器主要用大电流来进行冶炼，启动瞬间冲击大，随后趋于稳定，主要为有功负荷。
4、谐波在电网中的危害
谐波对于配电系统的影响，表现在对线路上所配置的保护及测量设备的影响。
因这些设备一般采用电磁式继电器、感应继电器元件，容易接受谐波干扰而误动和拒动，系统中存在的不明原因的误动和拒动，与谐波不无关系。
所以谐波超标，会严重威胁配电系统的安
全稳定运行。
谐波会大大增加电力变压器的铜损和铁损，降低变压器有效出力，谐波导致的噪声，会使变电所的噪声污染指数超标，影响工作人员的身心健康。
对于电力电容器，谐波会导致端电压升高，损耗加大，电容器发热，加速老化，从而缩短使用寿命。
转贴于中国论文下载中心配网中使用大量异步电动机，产生的谐波会增加附加损耗。
负序谐波产生的负序旋转磁场，会产生制动力矩，影响电动机的有功出力。
对断路器而言，无论其构成元件为电磁的、还是热磁的、亦或电子的，都可能受谐波的影响误动。
电能表是评价电能消耗重要而基本的测量工具，是用户缴费的凭证，而谐波可能使电能计量产生较大误差，严重时会导致计量混乱，造成很大的负荷不平衡。
同样，谐波也是引起录波装置误启动，保护误动和拒动的重要因素。
此外，谐波会通过静电感应、电磁感应以及传导等多种方式耦合进通讯系统，影响它们的正常运行。
对于人体，谐波会刺激人体细胞，使正常的细胞膜电位发生快速波动或可逆的翻转，当这种波动或翻转频率接近谐波频率时，会影响人体大脑与心脏。
5、配电网谐波治理的对策
既然谐波存在多方面的危害，采取必要的有效手段，避免或补偿已产生的谐波，就显得尤为重要。
可归纳以下治理措施：
5.1 加强标准和相应规范的宣传贯彻。
iec 6100以及国标gb/t
14549-1993，对于谐波定义、测量等进行了宣传，明确谐波治理是一项互惠互利、节能增效，是保证电网和设备安全稳定运行的举措。
5.2 主管部门对所辖电网进行系统分析，正确测量，以确定谐波源位置和产生的原因，为谐波治理准备充分的原始材料；在谐波产生起伏较大的地方，可设置长期观察点，收集可靠的数据。
对电力用户而言，可以监督供电部门提供的电力是否满足要求；对于供电部门而言，可以评估电力用户的用电设备是否产生了超标的谐波污染。
5.3 针对谐波的产生和传播的特点，采取相应的隔离、补偿和减小措施。
在配电网中，主要存在的是三次谐波污染，可以在谐波检测的基础上，通过适当加装滤波设备来减小谐波注入电网。
对于各种电气设备的设计者，在设计初始，就要考虑其设备的谐波污染度，将谐波限制在标准允许的范围内。
5.4 加强管理，多方出资，共同治理。
谐波的治理，需要大量的投资，不能仅仅靠供电部门，要调动电力供需环节中的各个方面，在分清谐波来源基础上，走共同治理之路。
6、结束语
经济的飞速发展带来供电紧张，为解决供电紧张，一方面要建设许多新的电厂和输电线路，另一方面要高效利用现有的电力资源，减少电力损耗。
电气化铁路的快速发展，需要建立大量的铁路牵引变电站，提高铁路供电的可靠性。
铁路牵引变的整流变、负荷不对
称的机车就是谐波产生的主要来源。
因此，作为电力归口管理部门有必要加强谐波治理方面的宣传，强调谐波治理的重要性和投资回报。
在对谐波准确测量的基础上，提出适合用户的治理方案。
这样做，不仅能够改善整个网络的电力品质，同时也能延长用户设备使用寿命，提高产品质量，降低电磁污染环境，减少能耗，提高电能利用率。
参考文献：
[1] 程浩忠,吴浩.电力系统无功与电压稳定性[m].中国电力出版社，2004.
[2] 陈珩.电力系统稳态分析[m]（第三版）.中国电力出版社，2007.
[3] 《电能质量—公用电网谐波》。