电气化铁路谐波对电网的影响
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收稿 日期 ：００ ４ ７ ２１－ － ０ ０
式中 ｎ 次谐波幅值：．＝ ／ ＋ ： ｎ ｖ ￣ ： ｂ ；次谐波相 ｍ 口
位 角 ： ＝ａｅ ｎ ｒｔ （一６／ ； ａ ａ ）ｎ次谐 波 的系数 ： ０＝
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２ （ｃ（￡（） 詈 ｆ。砌）∞ ；＝ 』 （ｓ ）ｓ ｄ ｔ６ ￡ｎ ） ｉ
１ １ 电 力机 车 产生谐 波 的原理 ．
一 ｗＪ －ｆ ｝ ２ ｊ】 ＿４ ：： ｖＶ ６
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１ 牵 制 电机机 端 电压波形 如 图 ２所 示 。 ，
＝ ：
ｓ ｏ ｄ ａ ）＝ ． Ｖ ｉ ｇ （￣ ０ ９ ， ｎｔ ｔ
（） １
式 中
一
为导 电前对 地 电压 ；ｔ 瞬时相 角 。故 ／为 ｏ 般来 说 ， 何 周 期 波 形都 能 展 开 成 傅 立 叶 任
电机两 端 的电压 可 以在 ０～ ． 之 间变化 。 ０９
ＭＡ Ｌ Ｂ二维作图功能 ， ＴＡ 描述 了各次谐波 幅值与 电力机车整流相控角之 间的关 系， 从关系 图中得 出了谐 波幅值的规律 。采 用典型 的 Ｙ—ｄ １型牵引变压器作 为研究重点 ， ｌ 通过模型推导了经牵引变压器 流人 电力系统的谐波电流的大小 ， 出了接触 找
网谐 波 电流 和 流 人 电力 系 统 谐 波 电 流之 间 的规 律 ， 牵 引 变 电 站 的 滤波 提 供 了参 考 依 据 。 为
级数 ， 即可 以展 开 以下 的形 式 ： （ ）＝ｖ ［ ０（ ） ” ｓ （ ∞ ） ２ ｔ ｏ＋ ０ｃｓ 凡 十６ ｎ ｉ ｎ ］（ ） ｎ 或 ： （）＝ｖ ＋ Ｄ ｅｓ ｎ ｔ ） ｏ （ｃ ＋ ｏ （） ３
电力 机车 电机 的调 压主要 通 过投切 牵 引变压 器低 压绕 组和 调节 可控 晶 闸管 相控 角 实 现 （ 以 下 的电压 均为 有效 值 ） 。根 据 单 相 桥式 半 控 整 流 波形 可 以得 到 整 流桥 输 出端 ， 即直 流 电机 两 端 电 压平 均值 为 ：
关键词 ： 电气化铁路 ； 谐波 ； 电力机车 ； 引变压器 牵
中 图分 类 号 ：Ｖ ３ ； Ｖ ４ ７７Ｔ ５ ｒ 文献标识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ １ １４ ２ １ ） ５０ １－２ １０ － ８ （０ ０ ０ －１２ ２ ０
伴 随着 四川 电网容量 的不断 增加 以及 与外 省 联 网范 围的不断 扩 大 ， 种 特 性 的负 荷 均 连 接 到 各
电 网上 ， 中也包 含 了一些 较大 的谐 波源 ， 其 如直 流
ｒ 电 ｊ ＿３ ．ｌ Ｊ ＿５ ； ｊ ‘ 弓ｖ ： ： 导 ｌｖ Ｖ ａ
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输 电换 流站 、 电弧炼钢 炉 和电气化 铁路 等 ， 由此 而
不可避 免地会 出现各种 谐 波等 。 １ 电气 化铁 路谐 波 的来源
第２ ９卷 第 ５期
２ ０年 １ ０１ ０月
四川水力 Nhomakorabea发
电
Ｖｏ ． １２９．Ｎｏ ５ ． ０ｃ．． ０ ｌ ｔ ２ ０
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电气 化 铁 路 谐 波 对 电 网 的 影 响
罗 飞 ， 余 东
（． １ 四川省电力公 司雅安公 司， 四川 雅安 摘 ６ ５０ ２ 四川省眉 山多能 电力建设有限责任公 司， ２０ ０；． 四川 眉山 ６０１） ２０ ０ 要： 电气化铁路一直是电力系统 的一个重大谐波源。基于傅立 叶级数 ， 分析 了电力机车 内部整流电压的各次谐波 ， 利用
．
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Ｏ６
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Ｗｔ
Ｏ２
分 析 了电气化 铁路 谐波 的产 生机 理 。
图 ２ 整 流 电 雎 坡 彤 图
韶山 一 ８型 电力 机 车持 续 功 率 为 ３６０ｋ ， ０ Ｗ 设计 最 高时速 为 １０ｋ ／ ，００年左右 投入 成 昆 ７ ｍ ｈ２０ 线商 业运 行 。机车 主 电路为不 等 分三段 半控 桥式 电路 ¨ 。转 向架 电机并 联 供 电 ， 用 晶 闸 管分 路 ］ 采 的无 级磁 场 削弱 电路 ， 其整 流调 压 电路 原 理见 图
： ｖｌ２
图 １ 整 流 调 压 电路 原 理 图
产生大量的高次谐波 。若发生谐振现象 ， 波分 谐
量会 严 重放 大 ， 果更 加 严 重 。谐 波 问题 已经成 后 为 电气 化铁路 危 害 电力 系统 的主 要 问题 。笔者 以
成 昆线 主力 机 型— — 韶 山 一８型 电力 机 车 为 例 ，
。
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罗
飞等 ： 电气化铁路谐 波对 电网的影 响
２１ ００年第 ５期
ｍ （ ｒ）） （ ） 中 为 谐 波 次 数 ； 为 整 流 电 （ ｏ ｄ ￡ 。其 ｔｔ 路 的脉波数 。
源。
利用 对称 分量 法分 析经 过 眉 山铁 路 电气化 牵 引变 电站 两侧 接 触 网 上 的谐 波 分 量 ， 算 流 人 电 计 力 系统 的谐 波 电流 （ 引 变压 器 为 Ｙ—ｄ１型 牵 牵 ｌ 引变 压器 ） 为 简 化 计算 ， 设 牵 引 变 电站 两侧 。 假 谐 波 电流 的相 位 相 同 ， 且低 压 侧 的零 序 分 量 在 三
由于成 昆线 电气化 铁路 使用 的是 单相 整流低 速 重载 货运机 车 ， 功 率 因 素低 且 其 的运 行具 有 其 非 线性 与时变 性 的特 点 ， 易造 成 牵 引 变 压器 高 容
压 侧 电流造成 三 相 不平 衡 及 电压 发 生 畸变 ， 而 进
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式中 ｎ 次谐波幅值：．＝ ／ ＋ ： ｎ ｖ ￣ ： ｂ ；次谐波相 ｍ 口
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电力 机车 电机 的调 压主要 通 过投切 牵 引变压 器低 压绕 组和 调节 可控 晶 闸管 相控 角 实 现 （ 以 下 的电压 均为 有效 值 ） 。根 据 单 相 桥式 半 控 整 流 波形 可 以得 到 整 流桥 输 出端 ， 即直 流 电机 两 端 电 压平 均值 为 ：
关键词 ： 电气化铁路 ； 谐波 ； 电力机车 ； 引变压器 牵
中 图分 类 号 ：Ｖ ３ ； Ｖ ４ ７７Ｔ ５ ｒ 文献标识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ １ １４ ２ １ ） ５０ １－２ １０ － ８ （０ ０ ０ －１２ ２ ０
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图 １ 整 流 调 压 电路 原 理 图
产生大量的高次谐波 。若发生谐振现象 ， 波分 谐
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由于成 昆线 电气化 铁路 使用 的是 单相 整流低 速 重载 货运机 车 ， 功 率 因 素低 且 其 的运 行具 有 其 非 线性 与时变 性 的特 点 ， 易造 成 牵 引 变 压器 高 容
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