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1、第28卷第1期福建电力与电工ISSN1006-01702008年3月FUJIANDIANLIYUDIANGONGCN35-1174/TM高速电气化铁路谐波的仿真计算与分析SimulationandAnalysisofHarmonicsofHigh-speedElectrifiedRailway聂静静1,2,吴文宣3(1.福建省电力有限公司技术中心,福建福州350007;2.福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350002;3.福建省电力试验研究院,福建福州350007)摘要:简要介绍了福厦高速电气化铁路的有关情况,运用谐波分析软件CYMHARMO仿真计算了4个牵引变电站分别
2、接入110kV及220kV两种电压等级电网下产生的谐波电压和谐波电流。结果表明,采用220kV供电将会减少牵引负荷对电网谐波水平的影响。关键词:高速电气化铁路;谐波;电压等级;仿真Abstract:TheoverallconditionsofFu-Xiahighspeedelectrifiedrailwayareintroduced.Harmonicvoltageandharmoniccurrentfromfourtractionsubstationsconnectedto110kVand220kVpowernetworksaresimulatedandcomputedbyu
3、singharmonicanalysissoftwareofCYMHARMO.Theresultsshowthatadopting220kVpowersupplycanreducetheinfluenceoftractionloadontheharmoniclevelofpowergrid.Keywords:high-speedelectrifiedrailway;harmonics;voltageclass;simulation中图分类号:TM743文献标识码:A文章编号:1006-0170(2008)01-0008-04福厦铁路全线共设4座牵引变电站,分别是东1前言源、耕
4、丰、顶溪园和厦门西。福厦线电铁4座牵引站高速铁路以其节能、环保、高效、安全、舒适、快计划采用110kV或220kV电压供电,每站由系统捷、准时等特点在许多国家迅猛发展,成为世界铁路出线两回,采用I/I接线牵引变压器。的新潮流。高速铁路的牵引动力一般为电力牵引。高电力机车是一个很大的谐波源,机车类型不同,速电气化铁路具有机车牵引电流大、供电臂中负荷谐波含有率也不同。国内的电力机车绝大部分采用[1],[2]电流波动大等特点。可以预料,福建高速电气化我国自行设计制造的韶山系列电力机车。福厦线客铁路(以下简称电铁)接入电网后,福建电网的电压车采用交直交型动车组,单机功率为13MW,功
5、率波动、谐波、负序水平将有较大提高,会产生一系列因素较高(大于0.97);货车采用交直型相控SS7型电能质量问题,成为电网运行的不安全因素,对电力电力机车,单机功率为4.8MW,功率因素较低(0.82设备安全和经济运行带来不良影响。高速电气化铁左右)。路相比于传统的电气化铁路,其供电可靠性要求更当电力机车采用交直交机车时,谐波电流含量得高,在电气化铁路设计阶段,必须充分考虑牵引负荷以降低,对电力系统影响较小。根据国外交直交型动对电网的影响。本文以福建在建的福厦铁路为例,仿车组的运行测试情况(3次谐波含有率不大于2.5%,真计算其对电网谐波水平的影响。5、7次谐波更小),本文以
6、谐波电流相对较大的SS7型电力机车为考核对象,分析其对电网谐波的影响。2福厦铁路简介SS7型电力机车的主要谐波电流含有率见表1。各牵福厦电气化铁路是我国铁路中长期规划“八纵引站近期负荷情况见表2。八横”中东部沿海通道的重要组成部分,设计时速3谐波电压计算方法为200km/h,全长约256km。按项目工期安排,计划2009年底建成开通,项目设计年度为近期2018年,电力机车运行时产生的谐波电流通过牵引变压远期2028年。器注入系统,对电网产生谐波影响。因此,电力机车-8-为电力系统的一个谐波电流源。牵引变压器为I/I接流源又分为串联和并联形式,还需要指定其连接方线的机车牵引系统
7、接线简图如图1所示。式,如相-地间、同一母线相间等。本文采用并联多I′=I/n(1)频率谐波电流源模型,选用%为单位,以与机车运行NNU=XI′(2)方式相关联的SS7型电力机车谐波电流数据为基础NdnN则总谐波电压畸变率数据,在数据库对话框中输入相关数据,并运用该程∞序提供的同一母线相间的连接方式进行模拟。2"!UhTHD=h=2(3)5仿真计算U机车注入电网的谐波电流受机车种类、运行方式等多种因素的影响。本文以SS7型电力机车为例,依据机车的平均负荷、95%概率大值负荷所对应的谐波水平,分别进行仿真
