杨亮

[摘 要]动车组牵引系统的谐波电流、电压的出现，对供电的弓网是一种污染。本文通过获得动车在不同位置时的车网系统谐波阻抗频率特性曲线，动车网侧电流、动车网侧电压、牵引母线电流及牵引母线电压的谐波频谱，各频段的谐波电流放大倍数，来研究车网系统的谐波谐振分布特性。

[关键词]动车组 谐波电流 谐波电压 谐波频谱

中图分类号：F426.91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0266-02

1 引 言

随车动车组牵引系统的迅速发展，交直交动车电流中含有丰富的高次谐波，使得弓网的谐波存在污染，谐波危害的已引起人们高度的关注。谐波对弓网和其他系统的危害如下：降低了发电、输电及用电设备的效率；影响各种电气设备的正常工作；对电机的影响除引起附加损耗；使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短等。因此开展车网系统的谐波谐振分布特性研究。

2 车网系统参数设置

参数设置如下：系统短路容量Sk=4000MVA，牵引变压器V/x接线，容量ST=（50+50）MVA，牵引变压器绕组短路电压uT%=10.5%，复线AT供电，牵引网供电臂长度L=20km，AT所间隔Lat=10km，AT变压器容量Sat=8.5MVA，AT变压器绕组短路电压uat%=1.8%，牵引网首末端并联，AT处上下行接触网、正馈线、保护线、钢轨并联，钢轨对地泄露电阻R=5？/km。

2.1 阻抗频率特性

动车运行于不同位置时对牵引网络进行阻抗频率扫描，分别得到牵引网末端（30km）、牵引网中段（15km）、牵引网首端（0km）处的阻抗频率特性，从图1中可知，动车位于不同位置时阻抗均出现极大值，且频率均为在频率1450Hz，此时牵引网发生并联谐振。

表1给出了三个位置时系统的阻抗值。

由此看出牵引网并联谐振频率是其固有特性，与动车所在牵引网位置无关，动车位置仅影响并联谐振点的阻抗大小，越接近变电所的位置，并联谐振点处的阻抗值越小。

2.2 牵引网谐波电流放大和谐波电压

交直交动车电流中含有丰富的高次谐波，分析其在牵引网末端（30km）注入高次谐波电流时牵引网电压电流情况。变电所出口电流与动车电流如图2所示，牵引网电压如图3所示。由于变电所出口处电压为55kV，动车受电弓处电压为27.5kV，因此变电所出口处电流有效值是动车电流一半。

由图2和图3可知，牵引供电系统发生明显的谐振现象。动车网侧电流畸变率为6.71%到达牵引网出口处时，达到25.69%。动车网侧电流畸变率为6.71%到达牵引网出口处时，达到25.69%。

分析变电所出口处电流和动车电流各次谐波含量，如图4所示。

可以看出由于谐振现象的发生，动车电流沿牵引网传输时，到达变电所出口处时已经发生严重畸变；位于17-35次谐波电流均发生了不同程度的放大，频率越接近谐振点所引起的谐波放大越严重，其中谐振点处的29次谐波电流放大最为严重，放大倍数达到了62倍，其含量高达24.5%，是造成电流严重畸变的最主要因素。

测试动车处于不同位置时，变电所出口处的各次谐波电流放大和谐波电压畸变情况，如图5和图6所示。

可以看出，动车位于不同位置时，造成放大倍数最大的谐波电流次数相同，即牵引网发生并联谐振点与动车位置无关。动车在牵引网0km、15km、30km时，牵引变电所出口处29次谐波电流放大倍数分别为37倍、54倍和62倍，动车离变电所越远，造成的相应次数的谐波电流放大倍数也越大，对牵引网造成的谐振影响也越大。图3-6可以看出，动车在不同位置时，造成的谐波电压畸变不同，从牵引网阻抗频率特性可知，越接近变电所的位置，并联谐振点处的阻抗值越小，因此相同谐波电流造成的谐波电压也越小。

2.3 牵引网长度的影响

分析不同长度下牵引供电系统阻抗频率特性，牵引网长度分别为20km，30km，40km，三种情况下牵引供电系统阻抗频率特性如图7所示和表2所示。

从图7和表2表明牵引网的长度越长，牵引网的谐振频率越低。这是因为牵引网分布电容与系统电抗发生谐振，在同样结构的牵引网条件下，牵引网长度越长，并联分布电容值则越大，牵引网谐振频率则越低。

3 结论

牵引网并联谐振频率是其固有特性，与动车所在牵引网位置无关；动车位于不同位置时，造成放大倍数最大的谐波电流次数相同；牵引网长度越长，并联分布电容值则越大，牵引网谐振频率则越低。

参考文献

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