【电气化铁路对谐波干扰问题探究12000字】

电气化铁路对谐波干扰问题研究 (谐波源)应用普及，产生的谐波对电网的污染日益严重，电能质量问题越来越引起广泛关注。铁路牵引动力正逐步走向内燃化、电气化，运营大的生命力。但是，也必须指出，由于电力牵引为完全不对称供电系统，采号会带来危险和干扰影响。因此，谐波及其抑制技术已成为国内外广泛关注的课题。本文首先对国内外谐波问题及其现状进行了描述，介绍了电力系统谐波主要产生影响，只有先清楚的了解才能知道如何进行干扰，是谐波治理的首要问题。为了降低信的低频杂音干扰。第三章主要对谐谐波振荡与通信干扰研究。第四章主要是电气化偿谐波；提高设备抗谐波干扰能力；改善谐波保护性能；改善谐波源的配置或工作方关键词：电力系统；谐波；谐波抑制 2 2 31.3国内外现状 4第2章电气化铁路系统谐波干扰检测 62.1谐波的产生 62.1.1牵引电流 62.1.2谐波标准 2.2谐波电流的影响 2.2.1谐波的危害 2.2.2对变压器的危害 2.2.3对发电机的影响 1第3章电气化铁路谐波振荡与通信干扰 3.2通信回线的敏感系数 第4章电气化铁道谐波干扰治理 4.2谐波的治理方法 4.2.2装设有源电力滤波器 4.2.4使用滤波模块组件 4.2.5开发新型变流器 “谐波”这个术语是从声音开始的。从18、19世纪开始，对调和问题进行了数学研究。目前，傅里叶等人所提出的一种基电压和电流的波形是因为采用了稳态汞-弧光变换器而扭曲的。Read于1945年发表的一篇关于变换器调和问题的文章，是对变换器调和五六十年代开始，随着HVDC技术的发展，人们开始关注因换流器而产生的电网谐波问题。自70年代起，随着电力电子技术的迅速发展，各类电力电子器件在电力系过滤时，会使其产生大量的谐波。不完整的数据表明，在我国电力设备投入使用30余年以来，其谐波与负序现象已经引起200MW以上机组跳闸，山西、河南、贵州等地区出现大规模停电与解列，电网出现局域共振，网损显著增加，发电机转子损毁，力发电厂无法就近接入，给国家经济造成了重长，以及电力、铁水等电力资源的不断开发，电到有效控制，所带来的危害性将越来越大，需要充分标准，长期以来都是两个主要的问题，一个是电力，另一个是铁路。事几乎所有的电力和铁路项目都会涉及到谐波标准的争论，因此将这一问题交给中国国际项目顾问公司进行协调。一九九七年部和几所高校的专家教授组成的专家小组，由今还没有定论。通过对南昆线、京广线6个牵引站点的分析，结合国外相关标准，阐述了电力系统中的谐波指标在电力系统中的应用，并给出了电力电力电子化的快速发展使得电力系统中出现了大量的非线性负荷(包括牵引、整流、机车、电弧炉、变频调速设备等),在电网电压的影响下，电力系统中的电能质量将产生严重的问题。由于电力系统中存在着大量的波，这些高次谐波不仅使电网的供电品质下降，而且对电网的1.2研究意义进行谐波研究的意义在于，由于谐波的危害非常严重，它会减少使用寿命，甚至会导致故障或烧毁，还会导致供电电压畸变，功率增多，让系统的功率因数下降，让输电线路的损耗得更短，让变压器损耗变得更大，对电容器产生了很大的置工作紊乱，让感应马达的损耗变得更大，让电机过热，让换流装置不能正常工作，让电力测量误差，对通信系统产生了干扰，对提升到治理环境污染，维护生态环境的角度。对于功率电子器件1.3国内外现状距离。80年代以来，国内广泛使用了硅整流器，特别是随着铁道电气化的迅猛发展，对硅整流器的开发与应用起到了很大的促进作用。电气化轨道因其牵引自重、高速、从所搜集的英国，加拿大，新西兰，澳大利亚，美国，南非等国的相关标准中，我们可以看到：当前，世界上许多国家都十分重视确定电力和铁质的谐波标准。在110kv或更高的系统中，总体的电压失真率不大于3%,并且单个的谐波不大于1%(在此，背景谐波看起来并不完全相同);有些国家研讨会上进行了广泛的交流。然而，目前国内对该问题的研究还处该问题的论文仅发表于1989年。国外在50~60年代初，对电网中的谐波问题进行了深入的研究，并在此基础上提出了一种新的解决方案。七逐渐深入到数字信号处理，计算技术，系统仿真，电工理论，控制理论与控制技术，自身进行治理，使其不产生谐波，并且功率因数为1,能够实现此功能的电力电子设备就是单位功率因数变流器。但因其具有多种谐波，目前仍2.1谐波的产生变、轨道、大地及牵引变压器组成的。在列车上，由列车上的主变将列以正常行驶。受机车主变压器、整流装置、平面电抗器等因素的影响，车主变压器上的电流波形已不再是正弦波，而是扭期性的非正弦波的情况下，通过傅立叶级数，可以将它分解成启动、加速、停车、通过弯道、上下坡等各种情况下，取流是不断改变的，因此它的谐波电流成分也是不断改变的，因此，每个电力机车都可以被成份为周期量的傅立叶级数中大于1的h次成份，其频率为基波频率的整数倍。谐波次数必须是个正整数。比如，在我国，电力系统的额定频率是50HZ,2次谐波是100HZ,3次谐波是150HZ。在一些国家，电力系统的额定频率是60HZ,其基波是60HZ,2次谐波为120HZ,3次谐波为180HZ。其次不可能是一个非整型的，所以也不在电力系统中，电力系统中出现谐波的主要原因有两个：一其中，整流设备(引燃管、闸流管及半导体等)产生的谐波最为丰富。所谓谐波，是指把非正弦周期的电流函数用傅里叶级数进行展宽后，得到的各种正弦成分的总和。频率与原周期电流频率k倍的谐波电流被称为k次谐波电流，k大于1的各谐波电流也被统称为高次谐波电流。通常情况下，一个理想的A但是由于实际环境中的输入阻抗和负载的非线性，会造成电源的一个电压的频率为60赫兹，通过傅立叶变换，对畸变后的电压进行分析，可以把它的电压成分分成两个部分，一个是基频(60赫兹),另一个是两个部分(120赫兹，180赫兹)。它的频率被乘以的成分叫做谐波。但是，最近几年，随着整流性负荷的广泛应用，导致了很多的谐波电流，这也间接地对电网进行了“谐波”这个术语是从声音开始的。从18、19世纪开始，对调和问题进行了数学研究。目前，傅里叶等人所提出的一种基电压和电流的波形是因为采用了稳态汞-弧光变换器而扭曲的。Read于1945年发表的一篇关于变换器调和问题的文章，是对变换器调和五六十年代开始，随着HVDC技术的发展，人们开始关注因换流器而产生的电网谐波问题。自70年代起，随着电力电子技术的迅速发展，各类电力电子器件在电力系统、工业生产、运输和家庭等领域得到了越来越多的应用，其产到与电网基波频率相同的成份之外，还可以得到一系列比电网基波频率更大的成份，这部分电量被称为谐波。其频率和基本频率之比(n=fn/f₁)叫做谐波个数。中也会出现一些不完全次次的高次谐波，我们称之为“无次谐波”或“分次谐波”。谐波其实就是一种“污染”电网的扰动量。电气技术领域的重输、测量、危害及抑制，它的频率范围通常为2<n≤40。在国内，韶山1型是一种硅整流器，而韶山3型则是一种与八节桥可控硅相控器相控制的电压调节方法。整流型电力机车主回路的工作原理表示在图2-1中，A是一比预想的小。图2.2(a)为我国引燃管、半导体整法已较为成熟。然而，当列车运行时，整流回路(列车)与供电回路(变电站、接触(1)设牵引变压器原边电压为正弦波；(2)用集中电感代替接触网分布电感，忽略接触网对地电容的影响；(3)忽略机车主变压器原边的有效电阻；(4)牵引电机的反电势只决定于整流电流的直流成分。在反向电位中，管道电压降、衔铁反向电位和阴极阻抗电压结果表明：(1)各个谐波分量的幅值总体上与再迭代角度(φ)成比例，但存在脉动现象。谐波次数越高，波动频率也越高，但波动振幅降低，到31次以上，波动很小。(2)当重迭角不变时，相对阴极电感(K)增大，谐波减小。在以上的计算中，由于没有考虑电网中的分布电容，因此不趋势是一致的。3次谐波的测量结果与理论计算结果相符，且随频率的增加，实验结果变得越来越小。5次低25~45%,7次低30~50%,9次低55~65%,11次和13次谐波相当自改革开放后，中国的电气化铁路得到了快速的发展。如今，我国铁路在18个省(自治区、直辖市)的电网中已经开通了超过1万公里的铁路。在电力机车所带的整流器负载中，因其本身所带的谐波含量很高，而在对其进行过量的谐波。不完整的数据表明，在我国电力设备投入使用30余年以来，其谐波与负序现象已经引起200MW以上机组跳闸，山西、河南、贵州等地区出现大规模停电与解列，电网出现局域共振，网损显著增加，发电机转子损毁，继给国家经济造成了重大损失。随着电力、铁水运输的力资源的不断开发，电力、铁水等电力资源的路。事实上，在相当长的一段时间内，电和铁的谐波都是委托中国国际项目顾问公司来进行协调。一九九七年五高校的专家教授组成的专家小组，由中咨公司定论。通过对南昆线、京广线6个牵引站点的分析，结合国外相关标准，阐述了电力2.2谐波电流的影响谐波对电网的影响是非常大的。谐波不仅会影响电能的生含量增大，从而导致电网中的电容和其他电器的损坏。同造成继电保护、自动设备的误动，从而造成电力计量的混乱。在过压，引起变压器的破坏。谐波电流也会引起变压器的铜耗增大，尤其是3次及几次形连接的变压器，在绕组中性点接地，而这侧电网中的接地的并联电容时，会产生3次谐波振荡，从而增大变压器附加损耗。三相电机定子绕组中的谐波电流会在线圈中倍于其基本频率的电压与电流。定子谐波转场与转子内的激动磁场与转子内的谐波电流交互作用，形成交变电磁力矩部，从而导致附加的振荡转矩。三相定子绕组组、定子铁芯产生更大的功率损耗，产生更大的热量，并使其第3章电气化铁路谐波振荡与通信干扰在现有的计算方法中，所采用的等效干扰电流，既包括了牵引电流的谐波含量及接触网电流谐振的影响，也包括了负载电流及机车数对谐波相对值的修正系数，但所采用的谐波相对值都是在变电所测得。在电力系统中，变电站中的谐波不仅不能反映接触线上的所有谐波，而且与列车一次侧的一次侧电流也有很大区别。在噪声干扰下，谐波电流占主导地位，谐波电流占主导地位，其它次谐波也占主导地位。所以，研究谐波在电网中的传播，对于正确地估计噪声的影响具有重要意义。通过对列车一次电流与变电站牵引电流波形的分析，我们发现：列车一次电流波形比较平稳，变电站牵引电流则表现出明显的振荡现象，并且这种变化并不是由平稳转变为振荡，而是随着电网内谐振电流的传递，其变化趋势越来越明显。国外的仿真设备实验结果显示，在内阻为零的变电站的单臂供电区段上，在远端是整流的机车，其电流含有高次谐波，那么对应区段的长度就是含波长的谐波电流，会因为共振而增加。在接触线中，相应的高次谐波振幅从机车到变电所逐渐增大，从图3.1可以看到一个大致的变化趋势。接触网供电系统的谐振，无疑使某些谐波的干扰影响加大。苏联防护规程将EA/E定为波系数(KB),该规程列出了接触网及变电所变压器的各种参数和杂音计算的实例。由于目前我国计算电气化铁道接触网对通信的干扰影响中，采用的等效干扰电流为变电所电流的实测值，如果整个接近区段均为此等效电流，理论计算偏大。电气化铁路对通讯的影响，不仅具有普通电网的共性，而且具有一定的特殊性。在电气化铁路供电系统中，因为负载的位置和大小都会随机车的且，供电方式、供电臂的长度、机车的类型和工作影响。这种干扰是不断改变的。另外，受干扰的通讯线路大的。考虑到扰动源，不平衡值和不平衡值都具有概率分布，对于回线的平衡性(即对扰动的敏感性),至今仍存在较大的理论难度和不同的对部分线路的噪声灵敏度做过数千次测试，并取得了良好的效果。我们的研究表明，环状灵敏度系数是动态变化的，且变化幅度很大，但是其数的实测数据一致，其中90%的数值大于40dB,其中50-55dB的数值最大。用一种科学的方式来判断，噪音的准确性，以及噪另外，在实际应用中，不同线路之间的电磁干扰、电磁干扰等参数的取值偏差，也会对理论计算结果产生影响。但这两个参数也会随之增加。若按文中所述的等效扰动电流4.1减小谐波电流影响的措施将电抗器与并联电容补偿装置相结合，若将电抗器与并联电容补偿装置相结合，设并联电容补偿装置中电容器组的基波容抗为Xc、串联电抗器的基波感抗为X,则并补偿的基波阻抗Zc=jX,-jXc=j(X,-Xc)、谐波阻抗。如公式(4.1)当Zc=0,即并补偿装置发生地n次谐波串联谐谐波在并补偿处被短路，即滤掉了第n次谐波。此时有即,所也就说，当时，并补偿装置滤掉了第n次谐波。但注意的是，这只是滤掉了第n次谐波，而其余谐波仍将进入电力系统。对会大大减少。在电动式主变中，在电动式主变的二侧调压线圈与并联补偿与滤波装置。这种装置具有3次和5次相互独立的支路，可以将3次和5次的谐波电流分别过滤掉，因此可以降低电力机车电流4.2谐波的治理方法接线组别的三相配电变压器。本文将对以上六种方式的优点和就当前而言，对谐波进行治理的主要途径有：从受谐波污染的装置或系统入手，法；引入复用技术等。但是，受设备的结构，效率，成能解决局部的问题；采用失谐电抗对谐波谐制，对滤波器的影响不大；利用LC无源滤波器解决谐波问题，即在谐波源或公共电有较好的消纳能力，但其消纳效果并不理想，而且其消纳理，还会引起新的问题，如谐波放大、系统振荡等。此外，由量较大，且体积较大，占用的空间较多，因此会逐渐源滤波器抑制多个谐波，其滤波特性与电网的阻抗无关，具4.2.1采用适当电抗器进行校正，通过将交流电抗器与无交流电抗器串联，可以将其输入端的THDV降低30%-50%,相当于无交流电抗器的二分之一。4.2.2装设有源电力滤波器除了已广泛使用的常规LC滤波器之外，有源滤波器在主电路中串联或并联，通流，使得电网中仅含有基波电流。由于该滤波器具有有不受电网干扰、不存在谐波放大风险等优点，因此备受4.2.3采用多相脉冲整流在条件许可或者需要对谐波进行一定程度的控制时，可以采取多相整流的方式。12相脉冲整流器的THDV在10%-15%之间，18相脉冲整流器的THDV在3%-8%之间，均达到了国际上的要求。但其不足之处在于，它要求有专门的变压器，不方便对设备进行改造，且造价高昂。现在，市面上有许多专用于抗传导干扰的滤波器模块或部件，它们不仅有很好的抗干扰性能，而且还有防止用电器自身的干扰向电源传导的作用，有的还具备吸收尖峰电压的作用，对各种用电设备都有好处。对于大容量的逆变电源，目前抑制谐波的主要手段是利用复合技术。从几MW到数百MW的高功率因数整流器，以PWM逆变器为主，可组成四象限交流调速变频器，不仅输出电压、电流为正弦波，输入电流也为正弦波，且功率因数为1,还能够实现能量的双向转移，代表了这一技术的发展趋势。本次毕业设计的主题是：交流电气化铁道接触网的谐波电流对通信的干扰。通过对谐波电流的产生方式的介绍，认识到在电气化铁道牵引网系统中，有很多种谐波电流对通信干扰的方式，在不同的情况下，可以采用的方式也是不一样的，因此，要想解决这些问题，就必须对这些问题展开相应的解决，这次毕业设计还将对这些问题展开讨论。在本次毕业设计中，我对电气化铁路牵引网的应用和工作原理有了更深一层的认识，对牵引网的设计流程有了更深一层的认识，同时也对自己的设计实践能力有了进一步的提高。这次的设计，既是我对自己所学的专业理论和基本理论的一次实践的检验与巩固，也是我踏上工作岗位之前的一次热身。此次毕业设计，有