电气化铁路谐波对电网的影响
高速电气化铁路对电力系统运行的影响
高速电气化铁路对电力系统运行的影响作者：宋莹来源：《经营管理者·上旬刊》2016年第12期摘要：高速电气化铁路作为一种高效便捷的交通方式已被全世界各个国家所广泛采用，我国在近些年在高铁发展上有了令人瞩目的成绩，但由于其特殊的供电方式及谐波含量丰富，使得电气化铁路对电力系统中的电网运行有着较大的影响，本文通过分析高铁接触网的三个特点并结合国外的运行经验提出相应的解决方法。
关键词：电力系统接触网谐波功率因数负序功率电气化铁路具有速度快、运输能力强、供电距离长、节约能源与造价、牵引性能好等优点，因而具有广阔的发展前景，是世界以及我国铁路发展的方向，广泛地应用于铁路运输之中。
2010年全国铁路营业里程达到9万公里以上，电气化率均达到45%以上。
根据国务院批准的《中长期铁路网规划》，到2020年，我国铁路总里程将达到10万公里，其中电气化5万公里，主要干线铁路将实现电气化。
铁路电气化率约为50%，承担80%以上的运量。
其中，将建成以京沪、京广、京哈、沪涌深及徐兰、杭长、青太及沪汉蓉“四纵四横”客运专线（高速铁路）1.2万公里，客货混跑快速线路2万公里，形成我国铁路快速客运网，但由于其特殊的供电方式及谐波含量丰富对电力系统运行也有着非常严重的影响。
一、接触网对电力系统的影响目前我国高速电气化铁路采用的牵引制式是国际上较为先进的单相工频交流牵引方式。
单相牵引负荷是一种不对称负荷，接入电力系统运行时容易产生对称的负序电流和电压分量，其负序功率较大，负序电流会给电力系统运行带来很多不利的影响，如会使得电机的定子绕组过热，较大的负序分量会使得电力系统的继电保护装置动作从而切断电源造成损失。
电力机车大多采用的是全波整流的供电方式，假设平波电抗器有无限大的电感，于此同时整流变压器的线圈又无漏磁通，则其应从电网中所取用的原边电流波形应是方波，通过傅氏变换可将电流方波分解为N次谐波，故谐波含量比较丰富。
电力系统中的无功补偿方式主要是采用并联电容器组，当谐波电流叠加到电容器的基波电流上时，便会使得电容器上的有效值增大，并使得电容器本身的温度升高，甚至过热而影响到电容器的使用寿命，同时由于谐波电压的叠加可能导致电容器内部发生局部放电，使得电容器损坏，除此之外并联电容器对谐波电流还有放大的作用，装设电容器之后，系统谐波阻抗发生了变化，对于系统负荷来说既可为感性也可为容性，在特定谐波的作用下，并联电容器可能与系统发生并联谐振，使等效谐波阻抗达到最大值，这样就会使得电力系统中无功补偿的效率很低。
浅谈谐波的产生与危害
浅谈谐波的产生与危害2023年10月开始某35kV站536分路10kV线路线损率突增，线路电容投不上，为536分路供电的5000kVA主变噪声增大声音异常。
用户反映：高压用户电容器投不上，当月电费劲率奖惩受罚：农村低压用户家用电器噪声大，冰箱频繁启动，用户看法很大。
经调查发觉全部现象发生时间均在每天晚上11点至次日7点，分析认为是相近新上的通讯铸件厂中频炉产生的谐波引起的。
通信铸造厂为峰谷用户，配变容量800kVA，为节省成本只在谷段用电，运行时按配变容量20％30％超负荷运行，用电量占分路电量的34.27％，占全站电量的13.79％，造成电网谐波含量较大，并注入35kV变电站，对电网安全构成威逼，536分路线损增长3.2％，给周边用户造成经济损失，谐波还向下传递影响低压用户的正常用电。
近几年随着个体经营经济特别是炼钢和化学工业的飞速进展，用电负荷日趋多样化，一些具有非线性、冲击性、不平衡特征负荷、谐波丰富的应用设备如整流器（电弧炉）、变频调速装置等用电设备都会不同程度地对电力系统造成谐波污染，谐波污染事件时有发生，轻者影响系统设备的运行效率，加添电网损耗，重则损坏设备甚至危害电力系统的安全运行。
当前，一方面科技的进展对电压质量的要求不断提高，另一方面电力系统的谐坡负荷逐年加添，对电网的影响逐年加重。
如何很好的解决这个冲突，限制谐波污染建设绿色电网，是摆在每一个电力工面前的共同课题。
因此，正确认得谐波，分析谐波产生的原因危害，讨论抑制谐波的措施具有紧要的现实意义。
1谐波的产生谐波产生的根本原因是电力系统中某些设备和负荷的非线性特征，即所加电压与产生的电流不成线性关系而造成的波形畸变。
对于伏・安特性为线性的设备或负荷，在施加正弦波形的电压u 后，产生的电流i依旧是正弦波形。
假如接入伏・安特性为非线性的设备或负荷，在施加正弦波形的电压u后，由于其非线性特性，产生的电流i为非正弦波形，其频率和系统频率相同。
谐振的危害和防护
谐振的危害和防护谐波谐振的危害串联、并联电路谐振频率与系统电阻无关,当系统谐波源频率天时就会发生串联或并联谐振。
若、很小,可以激发二次或三次谐波的高次谐波谐振过电压若、很大,则能激发分频谐波的谐振过电压,这两种谐振过电压都表现为三相对地电压的同时升高,而线电压正常。
试验研究表明,基波谐振和高次谐波谐振过电压一般不超过倍额定电压,对于分频谐波谐振,由于受到电压互感器铁芯严重饱和的限制,过电压一般不超过倍额定电压,但励磁电流急剧增加,瞬时可高达额定励磁电流的几十倍以上,引起高压保险丝的频繁熔断。
①串联或并联谐振会产生高于电源数倍的电压,施加在回路中的电容器、互感器、断路器等设备上,引起高压电气设备绝缘损坏。
在熔断器未及时熔断的情况下会引起电压互感器喷油、绕组烧毁甚至爆炸。
②谐振引起的过电压,还可以导致氧化锌避雷器的损坏。
无间隙氧化锌避雷器的过电压耐受能力有限,如果选用氧化锌避雷器的直流电压偏低,在过电压的作用下连续动作,最终会发生热崩溃而损坏。
③在电压互感器熔断器不能及时熔断的情况下,引起电压互感器二次电压升高,对二次继电保护设备和计量仪表的绝缘造成损坏或引起继电保护设备的误动。
④基波谐振时,出现虚幻接地现象,易引起值班人员的误判断,表现为两相电压升高,一相电压降低,线电压正常,其现象与单相接地相同。
⑤谐振时电压互感器铁芯的饱和会使变比误差增大,影响计量、测量精度。
⑥谐波谐振引起电网的谐波损耗增大。
谐波谐振的预防和应对措施①少谐波源的产生在选用铁芯设备时尽量选用励磁特性好、伏安特性高、铁芯不易饱和的电磁式电压互感器、变压器、电抗器。
在选用电磁电压互感器时应注意同时提高三相电压互感器的励磁特性和伏安特性曲线的线性度,尽量选用同型号、同批次生产的单相电压互感器,也可以采用电容式电压互感器代替电磁式电压互感器。
断路器三相不同时合闸,由于合闸瞬间三相电压的不同,会引起的三相负载的不对称,使电源的中性点产生位移,中性点对地电压与电源电压叠加会使三相对地电压同时升高或两相、单相对地电压升高,使回路中的电磁式电压互感器或电抗器线圈很快饱和,激磁电流的波形发生畸变,产生高次谐波。
电力系统中的谐波问题探析
艺》蛰，，风电力系统中的谐波问题探析王刚(内蒙古包头市供电局东河供电分局，内蒙古包头014040)￡}商要]电力系统中的谐波，往往是因为非线性负荷的作用，使得电力系统中的电压以及电流波形产生变形而形成。
谐波(尤其是高次谐渡)的产生导致电力系统电能质量的下降，所带来的影响和危害十分显著。
文章阐述了谐波的形戍机理，分析了谐波所带来的问题，并探讨了解决谐波的方案。
巨蘧词】电力系统；谐波；问题；方案波形是除可靠性，频率及电压之外最重要的电力系统电能质量标准，我国电力系统的标准波形是50H z的正弦波。
一般f青况下，只要采用的发电机经过严格的检查，波形符合相应要求，其发出的电压波形均为标准波形即正弦波。
然而随着我国经济水平的不断提高，工业及电气行业蓬勃发展，变频负荷、冶炼、电气化铁路、整流和逆变负荷等各种非线性的负荷出现。
非线性符合接入电力系统极易导致电压波形发生畸变而偏离标准正弦波形，就会产生我们所谓的谐波。
谐波会对电力系统的安全有效运行造成构成威胁，其中以高次谐波危害最大。
1电力系统谐波概述国际上公认的谐波定义为“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。
由于谐波的频率是基波频率的整数倍，因此谐波又称为高次谐波。
实际的电网中还存在一些频率不是基波频率整数倍的正弦分量，这些分量称为分数次谐波和问谐波。
低于工频的问诣波又称为次谐波，但电网中主要存在的还是整数次谐波。
随着我国经济水平的不断提高，城市化进程的不断推进，工业及电气行业蓬勃发展，变频负荷、冶炼、电气化铁路、整流和逆变负荷等各种非线性的负荷出现，非线性用电设备应运而生，广泛应用于冶金、化工、电气化铁路和直流输电技术等行业促进了经济的进一步发展。
然而，非线性符合接入电力系统极易导致电流及电压波形发生畸变而偏离标准正弦波形，产生谐波，不可避免的造成周围环节的污染并对电力系统的安全有效运行构成巨大的威胁，是电力系统的一大公害。
因此对于电力系统谐波产生原理及解决方法的研究势在必行。
谐波对电能计量的影响
浅析谐波对电能计量的影响摘要：本文从电力谐波对电网的危害及其对电力企业经营效益的影响入手，通过电力谐波对普通电子式电能表和感应式电能表电能计量的对比，分析了电力谐波对电能计量的影响，推广电力谐波电能计量的必要性，并提出改造对策和展望。
关键词：谐波电能计量中图分类号：tm933.4随着非线性电力负荷的日益增多，特别是大功率交直流换流设备、电弧炉、感应炉等非线性负荷的大量应用，由于这些非线性负荷产生的大量谐波电流，使电网供电电压和电能计量处电流的正弦波形发生了严重的畸变，造成电能计量不准确。
另一方面，电力系统谐波不仅对供电系统造成污染，对电力设备构成危害，而且产生谐波的非线性用户将其吸收的一部分基波电能转化为谐波电能，并反送给电网，造成供电企业线损增加，电力营运企业非经营性成本增加。
为此有必要研究在谐波影响下的电能计量，使电能计量管理更加合理，保障电力营运企业的经营效益。
一、谐波的来源所谓谐波，就是由用户的设备所产生的频率在100hz及以上所形成的功率。
产生谐波的设备主要有铁磁饱和型、电子开关型和电弧型三类。
铁磁饱和型主要是各种铁芯设备，如变压器、电抗器等，铁芯饱和会呈现非线性功率；电子开关型主要是各种交直流设备，如整流器、逆变器、双向晶闸管和可控开关设备等，它们普遍用于冶金、化工、电气化铁路、计算机等；电弧型主要是各种炼钢炉、电焊机和弧焊机等设备。
二、谐波的危害谐波对电网的污染主要会影响电力系统的稳定运行、继电保护的误动作、增加电网线损，缩短电气设备寿命、降低发电、输电及用电设备的效率、引起公用电网中局部并联谐振和串联谐振而使谐波放大、对邻近的通信系统产生干扰等。
1.电压的变化范围过大电网供电不足，供电部门采取降压供电，或地处偏远地带，损耗过多，导致电压偏低。
电网用电太少，导致电压偏高。
电压低负载不能正常工作，电压太高，负载使用寿命缩短，或将负载烧毁。
2.波形失真（或称谐波waveform distortion）普遍的波形失真指标准电源波形的多种谐波。
21.供电系统中的谐波概述详解
供电系统中的谐波概述详解概述来源“谐波”一词起源于声学。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
定义谐波 (harmonic wave)，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。
正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
谐波产生的原因主要有：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。
主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
泛音是物理学上的谐波，但次数的定义稍许有些不同，基波频率2倍的音频称之为一次泛音，基波频率3倍的音频称之为二次泛音，以此类推。
傅里叶级数法国数学家傅里叶在1807年就写成关于热传导的基本论文《热的传播》，向巴黎科学院呈交，但经拉格朗日、拉普拉斯和勒让德审阅后被科学院拒绝，1811年又提交了经修改的论文，该文获科学院大奖，却未正式发表。
傅里叶在论文中推导出著名的热传导方程，并在求解该方程时发现解函数可以由三角函数构成的级数形式表示，从而提出任一函数都可以展成三角函数的无穷级数。
傅立叶级数（即三角级数）、傅立叶分析等理论均由此创始。
1822年，傅里叶出版了专著《热的解析理论》（Theorieanalytique de la Chaleur ，Didot ，Paris，1822）。
这部经典著作将欧拉、伯努利等人在一些特殊情形下应用的三角级数方法发展成内容丰富的一般理论，三角级数后来就以傅立叶的名字命名。
电气化铁路对电网影响分析
电气 化铁 路牵 引负荷 是移 动 、 幅值 变化 大 而 又频 繁 的特 殊 负
荷， 它是一 个典 型的 日波动 负荷 ， 有短 时 冲击 负 荷 、 平衡 负 荷 具 不 特 性 ， 时含有 丰 富 的谐 波 ， 一 个谐 波 电流 源 。 电气 化 铁 路 对 同 是
电网的影 响主要 是 负序和 谐波 电流 两项影 响 的综合 。
跨世纪
２０ ０ ８年 ９月 第 １ 第 ９期 ６卷
Ｃｏｓ ｅｔｒ ，ｅ ｔ ｅ ２０ ， ｏ １ ，Ｎ ． ｒｓ Ｃ ｎｕｙＳ ｐｅ ｒ ０ ８ Ｖ １ ６ ｏ９ ｍｂ
・２ ３ ・ ３
电气化 铁 路 对 电网影 响分 析
董晓晶 冯 迎春
（ 宁夏 电力设计 院 ， 宁夏 ， 银川 ，５ ０ １ ７ ００ ）
动， 而是 正确动 作 ， 为 保护 不 动 作 ， 电 机 电容 器 有 可 能 损 坏 。 因 发
至 于线 路 、 压 器 、 差 保 护 与 自动 装 置在 谐 波影 响 下 动作 或 拒 变 母 动 ， 属 于不正 确动作 。 则 １ ５ 对 电能计 量的影 响 ． 对 电气 化铁 路 而 言 ， 波功 率 为 其 有 基 效功 率 ， 波功 率为其 向电 网注 入 的有 害功 率— —谐 波 网 损 。 目 谐 前常 用 的电能 计量 表 计 为 ： 应 式 电 能表 、 感 电子 式 电 能 表 。感 应 式 电能表 的频 率范 围狭窄 ， 所计 量 的 电能值 是 基波 电能 与各 次谐
波 电能 的“ 部分 ” 量之 和 。电子式 电能 表在 Ｉ Ｈｚ以内频 响特性 矢 ｋ
１ １ 对 发 电机 的影响 ．
① 汽 轮 发 电机 转 子 为敏 感 部 位 ， 为 汽 因
电力系统谐波分析
干扰 量， 电网受 到“ 染 ” 使 污 。
谐 波大致 有两 种来 源 。 是来 源输 配 电系统， 是 电力 变压 一 主要
以便 把谐 波 电压控 制在 限定值之 内 ， 制谐波 电流主要有 三方面 的 抑
措施 ：
器还 有 电抗器 、 各种旋转 电机等， 由于所含 的铁 具 有磁饱和性 而产 ｔ ｌ ， 生谐 波 。 二是 来 源于 用 电设 备 ， 流 变频 装置 、 如整 电弧炉 、 电石 炉 、
波源 。 响而 支 出 的费用 。 具体 方法 有： ｆ 增加整 流装 置 的脉 动数【 １ ）
２ 、谐 波 的危 害 电力系 统谐 波指 数 是衡 量 电力 系统质 量 的重要 参数 之一 。 尤 其是在电能被社 会各行业广泛应用的今天， 电力系统谐波对整个供 电、
用 电系统 的危 害 日益 突出。
１ 引 言 、
升高， 缩短， 电容器过负荷 甚至爆炸， 寿命 引起 同时谐 波还可能与 电容 器一起在 电网中造成 电力谐 波谐 振， 使故障加剧 。 ２ １ 影响继 电保 护和 自动装 置的工作可靠 性：
在 电力系统 中， 的电压和 电流波形应 当是频率 为５Ｈ 的正 正常 ０ｚ 弦波， 但是实 际的波形总有不 同程 度的畸变这 就是谐波所致 。 随着 电 力技术的飞速发展， 波所造成 的危害也 日 谐 趋严重谐 波污染 已成为阻 碍 电力技 术发展 的重大障碍之一 。 因此， 识和分析 电力系统谐 波产 认 生 的原 因及其危 害， 探讨综 合治理 的方 法， 抑制谐波 污染， 电网功 提高
整 流装置产 生的特 征谐波 电流次数 与脉 动次数Ｐ Ｎ关，＝ｐ± ｈｋ １（ｌ ， ） （ ，３ 当脉动数增加时， １ ２… ＝ 整流器产生 的谐 波次数 也增高， 波电 而谐 流近似与谐波次数成反比 因此一系列次数较低， 幅值较大 的谐波得到
SVC在电气化铁路谐波问题中的应用实例分析
超 前无 功 功率 为 定值 。如果 负 载滞后 并 目无功 功 率发 生 变 化 ， 通 过 刈
可控 硅 的导 通 角 进行 调 整 ， 对 滞后 无 功 功 率进 行 控 制 ， 确保Ｓ Ｖ Ｃ 的 总 尤 功 输 ｉ ＝ ｎ 功 率发 生改 变 负荷Ｑ Ｆ 与Ｔ Ｃ Ｒ ｊ 生的 无功 功率 Ｑ Ｉ 成反比， Ｑ Ｆ 增大， 叫减 小，
Ｘ３
检验、 对 滤波 支路 符 合进 行校 验 ； 对 电 容器组 同路 参数 进 行 汁算 ， 其 主要 内 容 如下 ： 确 定 支路 个数 、 支路 类 型 、 支路 调谐 参 数 。电 容器 组 具 有 ・ 定 的滤 除 谐 波 作 用与 固定 电容 补 偿作 用 ， 电容器 组 回路 的Ｃ 足 定 值 ， 超 前 无功 功率 的 表
问题特 征 ， 利用Ｓ Ｖ Ｃ 技 术应 用原 理 ， 结 合 实例 ， 探 讨 了Ｓ Ｖ Ｃ 在 电气 化铁路 中的具 体 应用 ， 并对其 结 果进 行 了分析
关 键词 ： 电气化 铁路 ； Ｓ Ｖ Ｃ 技术； 谐波
０ 引言
日益 突 出 ， 导致 电网 电能质 量 下降 ， 严重影 响了铁 路 电 网的健 康 运行 。Ｓ Ｖ Ｃ ￣ ｂ 偿 方 法 因其 结构 简单 、 设备 造价 低 、 无 功 功率 补偿 效 果 显著 等 优越 性 ， 在 电气 化 铁路 的 电能质 量 问题 解决 方 案 中得 到 了广泛 的应 用 。
ｔ ｆ ｌ Ｎ应 的感 性 尤功 功 率 ， 以便 实 现功 率 数校 正 ， 或者 电压 渊 控 制 电路通
常会 输 出一种 补偿 器 应达 到 的等 效 电纳 的控制 信 Ｉ ｒ ＇ ｝ ， 这 种 控制 信 号Ｈ 口 为补偿
Ｔ Ｃ Ｒ （ ｏ － ） ， 用 公式 表达 如 Ｆ： 随着 我 圉 电气化 铁路 日新月 异 的发展 ， 电 气化 铁路 对 电网 的干 扰 问题 也 器 等 效 电纳参 考值 Ｂ
供电系统中的谐波
供电系统中的谐波在供电系统中谐波电流的出现已经有许多年了。
过去，谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装置所用的，由交流变换为直流电的水银整流器所产生的。
近年来，产生谐波的设备类型及数量均已剧增，并将继续增长。
所以，我们必须很慎重地考虑谐波和它的不良影响，以及如何将不良影响减少到最小。
1谐波的产生在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。
在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。
在实际的供电系统中，由于有非线性负荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流。
任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。
谐波频率是基频的整倍数，例如基频为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。
因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第三十次谐波组成。
2产生谐波的设备类型所有的非线性负荷都能产生谐波电流，产生谐波的设备类型有：开关模式电源(SMPS)、电子荧火灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。
(1)开关模式电源(SMPS)：大多数的现代电子设备都使用开关模式电源(SMPS)。
它们和老式的设备不同，它们已将传统的降压器和整流器替换成由电源直接经可控制的整流器件去给存贮电容器充电，然后用一种和所需的输出电压及电流相适合的方法输出所需的直流电流。
这对于设备制造厂的好处是使用器件的尺寸、价格及重量均可大幅度地降低，它的缺点是不管它是哪一种型号，它都不能从电源汲取连续的电流，而只能汲取脉冲电流。
此脉冲电流含有大量的三次及高次谐波的分量。
(2)电子荧光灯镇流器：电子荧光灯镇流器近年被大量采用。
它的优点是在工作于高频时可显著提高灯管的效率，而其缺点是其逆变器在电源电流中产生谐波和电气噪声。
使用带有功率因数校正的型号产品可减少谐波，但成本昂贵。
(3)直流调速传动装置：直流电动机的调速控制器通常采用三相桥式整流电路，它也称作六脉冲桥式整流电路，因为在直流输出侧每周波内有六个脉冲(在每相的半波上有一个)。
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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＝
ｎ
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
一
（Ｉ （２ ＾ ） ） Ｍ
●
ａ ２
：７ ． Ｏ ｖ ｊ： Ｖｌ
：２ ｂ
；８ ＿ ｖｌ ｖ ｊ： １
－
—Ｉ Ｖ Ｉ
；
－
【
： ：
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
｝ｂ ｔ ｝ｘ １
ｌ ＋Ｌ Ｌ ２
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
Ｓｉｈ ｎ ｅ ｕａ
黝 ｔｒ Ｐｏ ｒ ｅ ｗｅ
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
．
Ｏ８ ．
Ｏ６
Ｏ４ ｎ
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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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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