电气化铁道谐波问题的思考

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1、电气化铁道谐波问题的思考李群湛摘要：类方法，阐述谐波的齐种不良影响和电气化铁道谐波的特殊影响，提出影响分论述基于随机过程的谐波过程的研究进展和最新成果，讨论国标的制定与执行情况，提出认识和解决电气化铁道谐波问题的技术路线及谐波研究的新课题。关键词:电气化铁道；谐波国标；限制方法中图分类号：U224文献标识码：AOntheHarmonicofElectrifiedRailwayandTheirLimitsLTQun-zhan(SchoolofElectricalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu61

2、0031,China)Abstract：Inthispaper,theharmfuleffectsofharmonicsinpowersystemandthespecialeffectsonelectrifiedrailwayareintroduced,andtheclassificationofharmoniceffectsisgivenout.Theresearchdevelopmentandrecentlyachievementofharmonicsareexpoundedbasedonrandomprocess.Thedraftandimplcmc

3、ntationofharmonicnationalstandardarcdiscussed.Atechnicalrouteofrccognizationandthelimitationonharmonicsofelectrifiedrailwayareputforward.Keywords：electrifiedrailway；harmonicnationalstandard；limitation理想的电力系统是在工频正弦下运行的，但不现实，因为电力系统中的许多元件都不同程度产生谐波，如发电机，变压器等，但占绝对主流的是各种换流器。换流器包括整流器和逆变器

4、，应用屮整流器居多数。从交流侧看，整流器可视为谐波屯流源，逆变器可视为谐波屯压源。三相整流器可用倍相法有效地降低含量丰富的低次谐波，因此常用的三相整流器人都是三倍相的，如6相、12相等。单相整流器不能采用倍相法，如交直型电力机车[1'2]o现行的电力机车有传统的交直型和新发展起來的交直交型两种，以交直型为主体。我国现行的电力机车都是交直型的。交直型电力机车的牵引负荷是单相非线性的，其功率因数偏低，含有较丰富的奇次谐波，还因牵引变电所接线方式和两馈线负荷的随机波动性在电力系统屮产生负序潮流。无功、负序和谐波是备受关注的电气化铁道的三大技术课题⑷o随着电力电子

5、装置的愈来愈广泛的应用，谐波问题愈来愈引起世界齐国的广泛关注，纷纷制订标准或导则对谐波加以限制和管理⑷。1谐波的影响及影响划分1.1谐波的不良影响谐波对电力系统及用户有诸多不良影响，主要有以下几个方面⑷：（1）介质击穿或无功过载而使电容器组故障；（2）干扰纹波控制电力载波系统，引起遥控、负荷控制和遥测的运行界常；⑶引起感应电机和同步电机的额外损耗和过热；（4）网络谐振引起过电压或过电流；（5）谐波过电压引起绝缘电缆的介质击穿；（6）对通信系统的感应干扰；（7）引起感应式电度表计量误差；（8）引起信号干扰和保护误纵特别是固态型的和微机型的；⑼干扰大型电机控制

6、系统和电厂励磁系统；仃0）引起感应电机或同步电机的机械振动；（11）引起基于电压过零检测或闭锁的触发电路的不稳定运行。当然，这些不良影响依赖于谐波源及其所在位置和网络的谐波传播特性。除了像其他谐波那样产生如上影响外，国内电力系统对电气化铁道谐波影响反映最多的是以下两类［1>51:（1）对电容器组的影响。通常电容器组损坏是由谐波的谐振或谐波放大而至。机理上有两方面：一是电效应，主要是峰值电压，可认为电压每上升10%寿命减半；二是热效应，谐波使损耗功率增加而引起附加温升，温升一般服从6度规则，即温度每升高6度寿命减半。（2）对继电保护和自动装置的影响。最多的事

7、例是（110kV或220kV）输电线路或变电站的保护和自动装置工作失误，尤其是负序闭锁或负序启动元件。这不仅是谐波的影响，负序电流也起关键性作用。1.2谐波影响的划分加］谐波不良影响按三类划分是合适的，即热影响、冷影响和谐振影响。热影响。因发热而产生的不良影响，有长期性和积累效应，主要是谐波或合成谐波的幅值在起作用。如对感应电机和同步电机的影响，电容器组的热效应，电度表的计量误差以及机械振动等都属于此类。冷影响。是瞬间产生的不良影响，主耍是谐波或合成谐波的瞬时幅值或相位在起作用。如对继电保护和自动装置等弱电设备的影响，对电容器组和绝缘电缆的电介质的影响等属

8、于此类。谐振影响。网络的拓扑结构和参数对谐波源激丿肋的一种响应，它