电气铁道牵引变电站接入电力系统谐波和负序基波计算分析

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1、电气铁道牵引变电站接入电力系统谐波和负序（基波）计算分析武中，王述伸（山西电力科学研究院，山西太原030001）摘要：通过忻东（忻州一东冶）电气姝道工程定泉牵引变电站接入电力系统谐波和负序（基波）的计算分析，介绍了电吒挾道牵引站产生并注入系统的谐波电流和引起的三相电压不平衡度的计算方法。关键词：电气挾道；牵引变电站；谐波分析；负序评估牵引变压器的型式•直接影响到电气铁道注入系统负序（基波）电流的大小，对于注入系统的谐波电流也有少量影响。一般其型式有三相/两相变压器（如斯考特变压器和阻抗匹配平衡变压器等）、三相变压器（如Y/A.V/V等）和单相

2、变压器（I/I）3类。忻东（忻州一东冶）电气铁道设置一个牵引站，即定襄牵引站。忻州至定襄长21.2km（或20.7hn）,定襄至东冶长29.4km（或27.8km）o牵引网的供电方式为直供加回流线方式,牵引网的额定电压为25kV,由忻州电网HOkV系统供电。定襄牵引站牵引变压器的额定电压为110kV/27.5kVo忻东电气化铁道工程设计中考虑采用三相变压器和单相变压器两种方案。定襄牵引站的供电方案为：由110kV定襄变电站110kV母线（P.C.C.1）出线作为主供（工作）电源，由HOkV神山变电站110kV母线（P.C.C.1）出线作为备用

3、电源，主供线定襄变电站至定襄牵引站约3km,备用线神山变电站至定襄牵引站约10kmo1定襄牵引站注入公共连接点的谐波电流11牵引网供电胃（无无功补偿兼滤三次波装置时）的谐波电流含有率忻东（忻州一东冶）电气铁道上运行的韶山4型电力机车系相控型电力机车，铁路上同时运行的（取流）机车为两列。相控型电力机车产生的各次谐波电流的相位分散性较大•供电号谐波电流含有率与同一臂上运行的机车数有关。h1357911HRlk_列10023.913.910.03.75.2/%两列10020.289・837.072.623.68«1供电■谐波电流含育率1997年5月

4、~1998年2月，由中国国际工程咨询公司召集电力、铁道两部专家组成电气铁道谐波治理专家组，商讨、研究用于谐波电流评估计算时，关于如紹山4型一类相控型电力机车的电气化铁逍供电臂谐波电流含有率与运行机车数有关的合理取值•双方取得一致。谐波电流取至11次，对于运行一列和两列机车的供电号谐波电流含有率如表1所示。1.2牵引网供电臂（经无功补偿兼滤三次波装置时）的谐波电流含有率电力机车注入牵引网供电臂的谐波电流要经无功补偿兼滤三次波装置的滤波才注入牵引变压器。对于串联电抗器的电抗率为12%的无功补偿兼滤三次波装置，综合考虑1986年电力、铁道两部对丰沙

5、大、北同蒲电气铁道的谐波、负序联合试验的有关测试⑷，以及在中国国际工程咨询公司召集电力、铁道两部专家组成电气铁道谐波治理专家组有关会议上，电力部专家组对南昆电气铁道（单线）威舍牵引站⑼的评估分析•其滤波效果采用下列数据：3次谐波电流能滤除5次谐波电流能滤除J3%；«2注入車引变压陽的谐波电流含有率7次谐波电流能滤除：10%o因此，经无功补偿兼滤三次波装置滤波后注入牵引站h】3S79H牵引变压器的谐波电流含有率如表2所示。—T~~100^10.76^099.03.75.2ntl1.3单相变压器I/I供电方案注入P.C.C.1和P・C・购列10

6、09.138.5S6.362.623.68C.2的谐波电流牵引站为谐波电流源，注入P.C.C.1和P.C.C.2的谐波电流相同；按国标判断是否超标时，注入P.C.C.的谐波电流按最大相考虑。定襄牵引站单相变压器I/】供电方案■供电臂最大电流人（折算至110kV）为两列机车时的供电臂电流，该电流近似为基波电流。对于单'相牵引变压器注入110kV系统P.C.C.1及P.C.C.2的谐波电流为三相不平衡谐波，三相电流如下式：Id詁（HRIQ10⑴式中,HRIh为表2中两列机车时的谐波电流含有率。按最大相电流考虑，单相牵引变压器注入HOkV系统P.C

7、.C.1及P.C.C.2的谐波电流见表3所示。1.4三相变压器Y/A-11供电方案注入P.C.C.1和P.C.C.2的谐波电流对于三相牵引变压器的供电臂臂长度仅为单相牵引变压器供电脣的一半左右，两列机车对于后者都在同一个供电臂上，而对于前者可能在一个供电臂上，也可能分布在两个供电臂上。因此，对于三相变压器Y/A-11的供电方案，机车按下述两种运行方式考虑。1.4.1一臂两列机车，另一骨为豕设两列机车位于a臂，此时一个供电臂的电流为最大人（折算至110kV）,另一供电臂的电流为人=0。则注入系统P.C.C.的三相不平衡谐波电流如下式：(2)（叽

8、）1.4.2两臂一列机车，且两臂机车电流相等此时，两供电臂电流（折算至HOkV侧）均为：/.i=/m=A/2（3）当把位于两臂机车的同次谐波电流进行合成计算时，由于