电气化铁路用户的谐波分析与治理方案.doc

电气化铁路用户的谐波分析与治理方案.doc电气化铁路用户的谐波分析与治理方案为了消除电气化铁路用户产生的谐波对电力系统及用户电力设备的影响,从SS4改进型电力机车牵引原理出发,分析了电气化铁路谐波产生的原因及危害。根据有源滤波器与无源滤波器的原理和特点,并结合不同的系统情况,提出了适宜电气化铁路用户的谐波治理方案。为电气化铁路用户谐波治理提供了经济有效的路径。【关键词】谐波治理谐波危害电气化铁路有源滤波器目前,电力机车的牵引动力回路都含有整流电路,越来越多的电气化铁路也成为影响电力系统电能质量的主要谐波源之一。谐波对电力系统以及用户设备的危害是多方面的,且考虑到电气化铁路用户负荷的重要性,我们有必要采取合理措施,对电气化铁路产生谐波进行治理,使电力系统以及电气化铁路能够安全可靠运行。1电气化铁路谐波的产牛原因与分析无论是交直传动的电力机车还是交直交传动的电力机车,其牵引动力回路都含有整流电路。我们以SS4改进型电力机车为例,分析谐波产生的原因。SS4改进型电力机车是目前比较常见的重载货运列车,其技术特点为:采用不等分三段半控桥晶闸管相控调压,采用大功率ZPA21001--28整流管和品闸管,采用LC功率因数补偿和三次谐波滤波装置。其牵引主电路如图lo不等分三段半控桥晶闸管相控调压的工作方式为先投入四臂桥,触发T5和T6oT5、T6、D3、D4顺序移相,待整流电压由零升至1/2Ud(总整流电压)时,依次触发Tl、T2、T3、T4,投入六臂桥。因此电力机车从电力系统中吸收的是缺角的止弦波,给电网留下的是另一部分缺角的止弦波,显然其留下部分含有大量的谐波。因为平波电抗器的谐波阻抗远远人于系统的交流谐波阻抗,这种谐波源注入电网的谐波只由直流侧电流和各半导体的切换方式决定。且电流谐波成分基本与交流侧的内阻和电压无关,所以这种谐波源可以被看成是一个典型的电流型谐波源。图1可知SS4改进型电力机车的牵引主电路由四臂桥和六臂桥两部分组成,口其主电路中装设有三次谐波滤波装置。因此,我们可以重点关注5、7次谐波对电力系统的影响,对于早期的韶山型电力机车还应考虑3次及其他谐波对电力系统的影响。2电气化铁路用户的谐波监测与治理随着电气化铁路不断发展建设,它已成为影响电力系统的主要谐波源之一。因此,我们必须采取相应措施对电气化铁路产生的谐波进行限制。-1993《电能质量公用电网谐波》相关规定,测试谐波时,公共连接点母线应在最小运行方式下运行,并选择谐波量大的时段进行监测。我们在某110KV牵引变电站线路供电侧,即电气化铁路的公共连接点进行了谐波监测。其基波及各次谐波最大值如表1。GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》屮对注入公共连接点的谐波电流允许值也做了相应规定。对于110KV电网注入公共连接点的谐波电流允许值为如表2。当电网公共连接点的最小短路容量不同于表2基准短路容量时按公式(3)修正表2中的谐波电流允许值(3)式中Ski为公共连接点最小短路容量;Sk2为基准短路容量;Thp为表2屮谐波电流允许值;Ih为短路容量为Ski时的谐波电流允许值。,经过公式(3)修正后,注入公共连接点的谐波电流允许值如表3o对比表1与表3可知,公共连接点处5次、7次谐波均超标。