高速铁路谐振抑制分析

《高速铁路谐振抑制分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、高速铁路谐振抑制分析第1章绪论1.1课题的研究背景及意义伴随着我国经济建设的不断发展，高速铁路由于其运输能力大、污染小等特点也迎来了高速发展的新篇章，根据《铁路十二五发展规划》，到2015年，全国营业的电气化铁路将达到7.2力公里，占总里程的60%，高速铁路运营里程达4万公里以上，初步形成便捷、安全、经济、高效、绿色的铁路运输网络⑴。但是，随着京津、京沪、武广等客运专线的建成及运营，影响高速铁路安全、可靠运行的一些新问题也逐渐显露出来。我国既有普速电气化铁路上运行的电力机车以交直型为主，该系列机车采用半控桥式整流装置将交流电变换为直流电驱动直流电机，通过控制晶闹管的导通角来实

2、现机车功率调节，这种整流装置的功率因数较低，低次谐波含量丰富，对电力系统的污染较为严重I2]。随着高速铁路的发展，交直交型电力机车得到大量应用。交直交型电力机车功率因数较高、低次谐波含量较低，但其谐波电流频带变宽，高次谐波含量升高，牵引供电系统中由高次谐波谐振引起的谐振过电流、过电压也明显升高15，6]。在己投运的线路中，由于谐振引起牵引变电所及分区所谐波电流放大、母线电压升高，造成设备烧损的案例多次发生：①自2007年7月京哈线开行动车组以来，该线牵引网多次发生电压异常波动，据统计，仅京哈线蓟县南供电分区，在2007年7月至8月期间，共发生电压波动145次，其中造成避雷器爆

3、炸3台、电容器跳闹47次，沿线接触网工区、变电所发生数起交流电源屏、浪涌保护器、电视机、空调机、充电器、低压漏电保护装置等损坏事故。②2008年12月15円、20日、21円、22R、23日、25日，合宁线龙城变电所越区供电至合武线长安集变电所，CRH2动车组位于供电臂中部（合肥站附近）运行时，7次造成长安集变电所附近接触网上避雷器爆炸事件，同时CRH2动车组运行在龙城-合肥区间时，动车组变流器故障频繁。③自2009年合武线开通后，CRH2动车组运行于六安至长安集供电臂时，发生7次变电所主变低II侧过电压保护动作，上、下行接触网停电，同时动车组也频繁报变流器故障，其中一次造成动

4、车组上的避雷器绝缘击穿，牵引变流器退出运行。④2009年达成线开行动车组后，牵引变电所电容器保险群暴发生6次、电容器烧坏17只、逆变电源烧坏3台、直流充电模块烧坏8块、变电所避雷器爆炸1台、接触网避雷器损坏2台。沿线变电所的电视机、冰箱等日常生活设施也遭受到不同程度的损坏。同时，并联补偿装置频繁跳闸导致系统长期在低功率因数下运行，严重威胁牵引变电所的正常运行。因此，研究高速铁路牵引供电系统谐波谐振规律并采取有效措施抑制谐振过电压，对保证高速铁路的安全、正常运行意义重大。1.2国内外研究现状自交直交型电力机车投入运营以来，牵引供电系统高次谐波谐振问题一直受到国内外研究者的高度关

5、注，总的看来，该领域的研究主要在谐波源、系统的谐波谐振特性及谐波谐振抑制三个方面。在谐波源方面：文献[7]利用傅里叶变换研究三电平P整流器的谐波输出特性，并通过仿真验证研究结果；文献[8]通过研究两电平P整流器和三电平P整流器的结构，对比分析两种整流器的谐波输出特性；文献[9,10]采用蒙特卡洛法建立机车谐波输出的概率模型，从不同角度研究牵引供电系统谐波源的谐波输出特性；文献[11,12]基于实验数据，建立概率模型，对牵引供电系统负荷的谐波特性进行深入研究；文献[13,14]从高速动车组的结构出发，研究不同类型的四象限变流器的控制策略及谐波输出特性；文献[15,16]研究了C

6、RH2型机车牵引工况、制动工况及功率变化时的谐波输出特性。在谐波谐振特性方面：文献[17]从串、并联谐振的定义出发，分析发生谐振的电路条件及谐振频率、谐振过电压、过电流等相关规律；文献[18,19]对谐波的分析方法、危害、谐波潮流计算、滤波装置、谐波限制措施等做了全面研究和明确规定；文献[20，21]基于模态理论，通过对节点导纳矩阵进行特征值分解，利用特征值及左、右特征向量研究电力系统谐波谐振的相关规律；文献[22]通过分析电力系统组成元件的模态灵敏度，研究组成元件对谐波谐振的影响，并提出电力系统谐波谐振抑制措施；文献[23]利用状态变量法分析配电系统的谐波谐振规律，以法国4

7、00kV配电网为例介绍了状态变量法的原理及实现方案；文献[24]建立了输电线谐波模型，通过研究500kV输电线的谐波阻抗分析输电网的谐波谐振特性；文献[25]通过研究牵引供电系统元件的数学模型，建立牵引供电系统仿真模型，并基于仿真模型对牵引供电系统谐波潮流算法及谐波谐振特性进行深入研究；文献[26，27]以AT供电方式为例建立牵引网8端口网络模型，通过对比仿真结果与实测结果，验证网络模型的精度，在此基础上对韩国高速铁路谐波谐振特性进行研究；文献[28]通过车一网综合仿真，研究牵引供电系统车一网联合下的谐