最新《牵引供电系统》-第十章谐波资料教学讲义PPT课件.ppt

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1、《牵引供电系统》-第十章谐波资料第一讲谐波2谐波的基本概念“谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪己经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，对于满足狄里赫利条件非正弦电量可分解为一系列频率为电网基波频率整数倍的正弦分量。3牵引供电谐波的危害2、对牵引变压器的影响谐波电流流过牵引变压器，将产生集肤效应和邻近效应（相邻导线流过高频电流时，由于磁电作用使电流偏向一边的特性，称为“邻近效应”)，在绕组中引起附加铜耗，同时也使铁耗相应增加。另外3的倍数次零序电流会在三角形接法的绕组内产生环流

2、，这一额外的环流可能会使绕组电流超过额定值。对于带不对称负载的变压器来说，如果负载电流中含有直流分量，会引起变压器的磁路饱和，从而会大大增加交流激磁电流的谐波分量。这些导致变压器容量减小、效率降低。7牵引供电谐波的危害3、对电力电容器的影响因在高次谐波下的容抗要比在基波下的容抗小得多，从而使谐波电流的波形崎变更比谐波电压的波形畸变大得多，即便电压中谐波所占的比例不大，也会产生显著的谐波电流。特别是在谐振的情况下，很小的谐波电压就会引起很大的谐波电流，使电容器成倍地过负荷，导致电容器因过流而损坏。8牵引供电谐波的危害4、对测量表计的影响由于相当一部分测量表计是按照标准正弦测量对象设计的，

3、故谐波还会对牵引供电系统中使用的大量测量和计量仪器的指示正确性产生不良影响，可能导致电压表、电流表、功率表、电度表等计量产生较大误差，严重时会导致计量混乱。9牵引供电谐波的危害5、影响继电保护和自动装置的其可靠性对电力系统中以负序(基波)量或谐波量为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重，这是由于这些保护装置整定值小、灵敏度高，如果叠加上谐波的干扰则会引起误动或拒动，例如主变复合电压启动过电流保护装置负序电压元件误动、主变纵联差动保护谐波制动失灵、母线差动保护的负序电压闭锁元件误动以及线路各种型号的距离保护、故障录波器等发生误动作，严重威胁牵引供电系统的安全运行。10牵引供电谐波的危害

4、6、干扰通信和信号系统的工作电力线路上流过的3、5、7、11等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，甚至在极端情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。同时，当前铁道信号系统大量使用钢轨传输电码信号，轨回流中的高次谐波成分将对其产生较大影响。除了对铁路自身影响外，牵引供电系统容量较大，对于公共电网的谐波污染较为严重，可能危及整个电网的安全稳定。11牵引供电谐波抑制的措施1、采用新型电力机车交直型电力机车通过增加整流装置的相数可以有效的消除幅值较大的低频项，从而大大地降低了谐波电流的有效值。现代交流传动动车组和电力机车均采用了四象限

5、变流器作为输入端变流装置，较好地满足了电力牵引设备对于功率因数、等效干扰电流、牵引和再生制动能力方面的特殊而苛刻的要求，可以使电网电流波形接近于正弦，电网功率因数接近于1，提高电网的经济效益，最大程度减少谐波影响，在电网电压或负载发生变化时，能够维持直流中间电压的稳定，给电机侧逆变器提供良好的工作条件，其性能优于其它各类交-直变流器。12牵引供电谐波抑制的措施2、在谐波源处加装滤波装置吸收谐波电流（1）无源滤波器由滤波电容器、电抗器和电阻器组成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要，其结构简单、投资少、运行可靠性较高以及运行费用较低，但难以滤除频率较低、幅度较大的畸变波，

6、滤波易受系统参数的影响，对某些次谐波有放大的可能，同时功耗和体积偏大。（2）有源滤波器有源滤波器利用可控的功率半导体器件产生一个与谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。13牵引供电谐波抑制的措施3、加装静止无功补偿装电力机车负荷的移动性、变化性和随机性除了产生谐波外，往往还会引起供电电压的波动和闪变，因此宜装设能吸收动态谐波电流的静止无功补偿装置，提高供电系统承受谐波的能力，同时可以抑制电压波动、电压闪变、补偿功率因数。14牵引供电谐波抑制的措施4、防止并联电容器组对谐波的放大可采取串联电抗器，或将电容器组的某些支路改为滤波器，还可以

7、采取限流装置，限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。15谐波的特征量1、谐波含量电压谐波含量电流谐波含量16谐波的特征量2、谐波总畸变率电压总畸变率电流总畸变率式中：—基波电压有效值，一基波电流有效值。17谐波的特征量3、第n次谐波的含有率第n次谐波电压含有率第n次谐波电流含有率式中；—第n次谐波电压有效值(方均根值)，—第n次谐波电压有效值(方均根值)。18第二讲功率因数19无功功率及功率因数我国交直型电力机车的功率因数一般为0.8