交直交电力牵引谐波的影响与改进

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1、交直交电力牵引谐波的影响与改进赵朝蓬，田旭东供变电交直交电力牵引谐波特性及其对牵引供电系统的影响与改进研究赵朝蓬，田旭东摘要：测试结果表明交直交动车组、大功率电力机车与传统电力机车相比最显著的特征是其谐波特性不同，对牵引供电系统、动车组的影响较大。本文列举上海铁路局管内交直交电力牵引负荷的谐波特性及其对牵引供电系统、动车组的影响，经研究试验采用了相应技术措施进行改进，确保牵引供电系统和动车组的正常运行。关键词：交直交牵引；谐波；影响；改进研究Abstract:TestresultsshowthattheAC-DC-ACEMUs,high-powerelectri

2、clocomotive,comparedwiththetraditionalelectriclocomotive,anotablefeatureisthedistinctcharacterofitsharmonics,theimpactofharmonicsonthetractionpowersupplysystemandEMUislarger,it’sanewsubject,thisarticleliststhecharacteristicsofharmonicsinAC-DC-ACelectrictractionwhichbelongstoShanghaiB

3、ureau,andliststheimpactonthetractionpowersupplysystemandEMU,thecorrespondingtechnicalmeasureswastakentomakeimprovementsbyresearchandtest,itensurethenormaloperationofthetractionpowersupplysystemandEMU.Keywords:AC-DC-ACtraction;harmonics;impact;improvement中图分类号：U223.6+3文献标识码：A文章编号：1007

4、-936X(2010)03-0006-039交直交电力牵引谐波的影响与改进赵朝蓬，田旭东供变电0引言近3年来，交直交动车组、大功率电力机车已成为上海铁路局京沪线、合宁、合武等客运专线的主要牵引负荷，在工程试验和运行中陆续发生一些故障，如：牵引变电所亭交直流屏上的充电模块出现烧损、接触网避雷器爆炸、牵引变电所过电压跳闸、动车组变流器故障、动车组避雷器爆炸等。通过铁道科学院在上海铁路局南翔、三界牵引变电所及其相邻分区所进行谐波测试，参与客运专线联调联试，牵引变电所过电压跳闸后的专题测试，联系动车组厂家进行的专项测试等工作，掌握了大量第一手数据与波形，获得了一些交直交

5、机车的谐波频谱、电铁谐波的特性、变电所无功动态补偿装置的补偿效果等资料，经分析得出一些结论。本文简要介绍CRH2型动车组、HXD3型电力机车的谐波特性及其对牵引供电系统、动车组运行的影响，针对运行中出现的故障研究采取的技术措施。1谐波特性（1）电铁系统中奇次谐波含量，如图1、图2作者简介：赵朝蓬.上海铁路局机务处，高级工程师，上海200071，电话：13816138106；田旭东.上海铁路局机务处，高级工程师。所示，其中3，5，7次谐波为含量较多的谐波，交直交牵引如CRH2动车组、HXD3型电力机车，在17～21、41～51次区域谐波明显存在。图1南翔牵引变电所

6、27.5kVa相谐波电压图9交直交电力牵引谐波的影响与改进赵朝蓬，田旭东供变电图2南翔牵引变电所27.5kVb相谐波电压图（2）南翔牵引变电所所用变压器（27.5kV逆斯科特变压器）输出电压、电流谐波含量较大，如图3、图4所示。图3南翔所用变压器输出电压谐波图图4南翔所用变压器电流谐波图2避雷器爆炸与电压跳闸原因与改进措施2.1客运专线接触网避雷器爆炸分析2008年12月，在合宁客运专线龙城牵引变电所越区供电至合武客运专线长安集变电所状态下，供电距离约51km，某CRH2型动车组位于供电臂中部运行（合肥站附近）时先后造成7次接触网避雷器爆炸事件。其中1次测试结果

7、表明：供电臂中部的三十里铺AT所兼分区所，2#AT吸上电流中17次谐波电流明显放大，引起谐振过电压导致避雷器爆炸。动车组通过调整牵引变流器工作状态获得不同的功率和速度，即变频调速控制。当接触网阻抗参数同动车组匹配造成了谐波电流放大时，放大了的谐波电流引起电压畸变，畸变的电压进一步使动车组或机车谐波电流增大，这样，就形成了一个类似于正反馈的互相激励过程，很快使接触网形成谐振过电压，引起设备烧损。2.2变电所过电压跳闸分析合武线牵引变电所2009年4月16日、4月27日、5月9日、5月10日等7次发生牵引变电所主变压器低压侧过电压保护跳闸，跳闸时供电臂内均有CRH2

8、型动车组在运行。过电压保