hxd机车高压电压互感器故障分析及其改进防范毕业论文45页

1、毕业设计（论文）hxd机车高压电压互感器故障分析及其改进，防范analysis , improvement and prevent i on ofhxd locomotive high voltage transformer7 sfault毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教 师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加 以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研 究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做岀过贡献的个人或集体， 均已在文中作了明

2、确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名： 日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电 子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供 目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制 手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分 或全部内容。作者签名： 日 期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研

3、究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到木声明的法律后果由木人承担。作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1. 设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘耍（3（）0字

4、左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）日次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2. 论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等）, 文科类论文正文字数不少于1.2万字。3. 附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4. 文字、图表耍求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准 请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符 合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不

5、准用徒 手画3）毕业论文须用a4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5. 装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订毕业设计（论文）任务书班 级 2010级电车3班 学生姓名学 号发题日期：2014年2月24日完成日期： 6月26日题 口hxd机车高斥电斥互感器的故障分析及其改进，防范1、本论文的目的、意义随着我国铁路事业的发展，hxd粮电力机车在铁路上的应用越来越广泛，逐 渐取代了韶山系列机车在诙路运输也得位置。对hxd机车电圧互感器的探索对 hxd型机车的发展冇着至关

6、更要的作用，对机车电压互感器的工作原理进行分析 冇助于进一步了解机车的工作性能和优势。现如今，hxd型电力机车的电压互感 器在设计上述存在缺陷，对其工作时的故障进行分析并提出改进方法以及对故障 的防范不但对电压互感器本身的发展冇益，同时为机车的正常运行奠定了基础。2、学生应完成的任务1、查阅相关资料熟悉hxd机车电压互感器的外部结构，工作原理。2、整理资料，分析出现有机车电压互感器常见的故障原因，进行整理和归纳。3、对整理和归纳后的材料分析出故障原因，对其进行整改，要做那些措施可 以冇效的排除故障，降低故障率4、整理论文，规范格式。5、对论文进行自习审读，做好答辩准备。第三部分阅读资料，理出论

7、文思路，列岀提纲（ 4周）笫四部分（ 4周）第五部分论文排版、整改和审阅（2周）评阅及答辩 （2周）论文整改（1周）备 注4、参考文献：1 刘艳.电力机车高压电压互感器爆炸引起接触网断线的原因及预防措施 成都铁路局，2010.052 和志文.高次谐波过屯压对牵引变电设备的影响西安铁路局，2012.073 骆开源.交流牵引传动技术基础西南交通大学峨眉校区，2011.14 土向东、工汉东.hxdib型电力机车高压电压互感器故障分析及建议武 汉铁路局，2010.06 刘同锋等.tby1-25型电压互感器原边引入线烧断故障的判断方法郑州 铁路局，2012.016 曾佑恒、李长荣.tby1-25型高压电

8、压互感器检修维护及改造重庆机务 段，2012.017 邓木生等.电力机车干式高压电压互感器故障分析及预防措施.湖南铁道 职业技术学院,2011.028 袁季修.电流互感器和电压互感器.中国电力出版社，2010.11指导教师： 2014年2月24 fi审批人： 2014年2月24日摘要目前成都铁路局大力发展hxd型大功率机车，全国范围内成都局配属的 hxd型机车较多。但是由于是第一批投入使用hxd型机车的铁路局。所以因为 司机对于hxd机车没有完全的成熟掌握，或者是没有掌握hxd型机车一些技 术所以才会在操作中不能和平时一样如鱼得水。如果操作失误就会引发各种故 障。机车经常出现故障，如果不能自行

9、处理而经常返厂维修。那么不单成本较高 而且影响铁路局的正常运行任务。所以本片论文对于hxd型机车所使用的高压 电压互感器进行分故障分析才显得有一定价值。在现场，高压电压互感器是常出现故障的器件，对其进行维护检修问题也很 多。而11随着机车的引进和换代，电压互感器并没冇跟上脚步，而是将以前直流 机车所使用的电压互感器用在hxd型机车上。所以本论文就对现有的电压互感 器作了相关地介绍，对其结构参数进行列举，然后根拯电压互感器经常出现的故 障作出分析，找岀引发故障的原因，之后再根据z所以产生故障的原因捉出改进 和防范措施。引进hxd型机车后高压互感器由于谐波产生的故障频繁发生。与 韶山机车相比hxd

10、机车功率等多个方面远强于韶山系列机车。所以对于互感器 的要求也更高。所以会出现高次谐波难以滤除。谐波对电压互感器的干扰i分严 重，怎样消除谐波也就成为一个研究的方向。有些故障是可以在其发生之前就可 以根据检测的手段进行预防的，本文也对一些潜伏性的故障原因进行了分析。而 高压电压互感器的发展改进也必须跟上整个机车发展的大趋势。关键词：电压互感器；hxd机车；高次谐波abstractcurrently hxd chengdu railway bureau to develop high-power locomotives， nationwide chengdu bureau of configur

11、ation hxd locomotive more . but because it is the first locomotive in use hxd railway bureau . so because the driver for hxd not completely mastered the locomotive or locomotives hxd not mastered some of the technical and so will not be in operation as usual like a duck . if the operation would lead

12、 to all kinds of mistakes fault . locomotive often fails，if you can not handle their own and often returned for repair . so not only high costs but also affect the normal operation of the task railway bureau . so the film paper for high voltage transformers used hxd locomotive failure analysis it ap

13、pears to be of some value .in the field, high voltage transformer is a device failure often occurs 、many of them also carry out maintenance and overhaul issues . and with the introduction and replacement locomotive , voltage transformers did not keep pace, but the dc locomotives previously used volt

14、age transformers used in the hxd locomotive . therefore, this paper on the existing voltage transformers were related to introduction、 enumerate its structure parameters and then analyzed according to the fault voltage transformer often to find out cause of failure after failure and then based on re

15、ason of the reasons for the improvement and preventive measures. after the introduction of high-voltage transformer hxd locomotive harmonic generation due to a fault occurs frequently compared with the shaoshan locomotive locomotive power and other aspects of hxd far stronger than shaoshan series lo

16、comotives. therefore, higher demands for transformers . so there will be difficult to filter out the higher harmonics . harmonic interference voltage transformer is very serious , and how to eliminate harmonics has become a research direction some faults can be can be prevented before it occurs base

17、d on means testing，the paper also some latent causes of failure were analyzed. the development of an improved high voltage transformer must also keep up with the trend of the development of the whole locomotive .key words voltage transformer;hxd locomotive;higher harmonics第1章绪论11课题研究背景11.2国内外技术发展现状2

18、1.3木文研究思路2第2章电压互感器以及常见故障32.1参数32.2结构32.3原理42.4常见故障分析52.5常见故障防范措施6木章小结6第3章机车运行时谐波测试73.1谐波测试数据结论73.2谐波测试波形图12本章小结21第4章谐波产生的因素及危害224.1电网中谐波的产生因素224.2再生制动工况时产生谐波的因素224.3过电压对供电系统的危害234.4过电压对电压互感器的危害23木章小结24第5章谐波治理255.1降低谐波源的谐波含量255.2滤波器滤波25521无源滤波器255.2.2采用有源滤波器滤波275.2.3加装静止无功补偿装置295.3改善供电环境29本章小结29第6章 潜

19、伏性故障的判断及技术改进306.1电压互感器潜伏性故障判断306.2电压互感器技术改进316.2.1 sf6气体绝缘316.2.2电子式互感器31木章小结32总结33致谢34参考文献351. 1课题研究背景电压互感器和变压器是用來变换线路上的电压的输变电设备，它们在电力设 备屮具有非常重要的地位。但是变压器是用来传送电能的，所以i般情况下容量 很大。而电压互感器是变换电压的，所以容量很小。它主要用于测量线路的电压, 电流以计算输电线路输送的功率和电能，或者在线路上的贵重设备、电机和变压 器等发生故障时起到保护作用。屯力系统中说的过屯压一般是指外部过屯压和内部过屯压。雷击中输电线路 或者运行设备

20、，雷击产生的高电压就会进入电力系统形成外部过电压；而在电力 系统中对断路器的错误操作或者断路器发生故障都会将电网内部的电磁能量转 化为过电压并传递到电力系统屮形成内部过电压。内部过电压特点是时间长、频 率高、频谱宽，而外部过电压相较内部过电压则有幅值较高、波头较陡等特点。 近些年曲于大力发展电力机车，机车功率的增大机车种类的增多，电网中产生多 种谐波时刻影响机车的正常运行。机车再生制动工况吋动能转化成电能返还电 网。而产生了多种谐波，从而也影响到了电网环境，高次谐波对于机车有很大危 害。目前国内引进iixi）型机车后，高压互感器频繁出现故障。然而出现故障的高 压互感器不单单是hxd型机车，韶山

21、系列机车也出现了累似故障。出于谐波的产 生严重影响了高压互感器的使用情况，所以采取了滤波的方法来治理此类故障。 目前国内hxd型机车主要采用加装滤波器的方式防范产生过电压，同时采用气体 放电管、压敏电阻等器件对电压互感器进行保护。为了避免由于1、2次滤波器 参数和位置的选取不当引发的事故，必须对滤波器进行优化，使其与被保护对象 更好的配合。使滤波器能够结合被保护对象，观察研究其电磁暂态冇利于优化滤 波器的安装位置和相关技术指标。在实际的电力系统屮过电压的波形难以收集导 致在故障诊断时数据缺少而难以判断故障发牛的原因，所以对系统中过电压波形 的采集分析十分重要，它是处理事故的重要依据。1.2国内

22、外技术发展现状现代设计是将可靠性设计、有限元分析、和优化设计这三类相对成熟的技术 进行交叉应用和冇机结合后发展出来的独特的设计方案，它较传统的设计方案更 为经济合理。电压互感器冇一套非常成熟的理论研究，它的原理也相对简单，通过国内外 科技文献报道和用户的反馈信息可以预见电压互感器会往小型化发展。互感器的 小型化可以在节约材料和空间的同时取得最大的经济效益，使用也会更为方便。 另外根据电压互感器的用途、使用场合以及更新换代速度来对电压互感器的使用 寿命进行设计也是至关重要的，合适设计互感器的使用寿命有利于节约材料和成 本。1.3本文研究思路（1）本文利用已知的互感器相关参数结合互感器在实际应用中

23、产生的故障，对 故障产生的原因进行分析，从而找到故障发生的根本原因并由此提出合理的改进 和防范措施。（2）分析机车运行时电网中谐波的情况和谐波产生的原因，主要研究再生制动 工况下谐波的情况并通过相关计算方法计算出谐波电压、电流之间的关系，并分 析具体的某次谐波对电压互感器造成的影响，从而提出可靠的方法。（3）统计和分析电压互感器的各项数据并计算出各个量的正常范围，从数值的 异常来推导出可能存在的故障，提出相应解决办法从而防范于未然。第2章电压互感器以及常见故障tby1-25型电压互感器结构为油浸式，互感器采用了绝缘性能良好的线圈， 绕组一端与高电压相连，另一端接地，是电力机车的专用电压互感器，

24、具冇良好 的耐震性。2. 1参数型号：tby1-25输入电压：输出电压：25000v/50hz100v/50hz准确级次：0.5级二次额定输岀：20va功率因数：0.82. 2结构tby1-25型高压电压互感器主要由线圈组、铁心、油箱等部分组成,它的外形图如图2-1所示：图2-1外形图互感器的线圈和铁心组装在一起后经过干燥处理并装入油箱，线圈在油箱内 卧式放置在45号变压油屮。互感器的高压一次侧由磁套引出，低压二次侧则由线 圈抽头al、xl及高压一次线圈的x端子、接地屏出线端子经0.2kv套管引出。 为了避免由于悬浮电位造成的放电现象，电压互感器的油箱外部经过接地螺栓可 靠接地。箱盖上冇油位表

25、，并用红色油漆在显著位置标明温度下油位，箱体上有 注油装置,箱盖上有补油装置。为保证油箱内气压与外界大气压强相等在互感器 内部装设了一个呼吸器联通内外大气，并在呼吸器内部装载硅胶以保持因环境温 度及油温变化时呼入或排出空气的干燥。为防止互感器因为内部短路或其它原因 引起的爆炸，在箱盖上装设一个开压力为(35±5) kpa.关闭压力为19kpa的压力 释放阀。如图2-2所示为电压互感器的结构简图：图2-2结构图1、汕位计2、压力平衡阀3、汕样观察口 4、初级低压引出套管和次级引出套管5、紧固螺栓6、汕箱7、干燥管8、高压引入套管9、箱盖2. 3原理可以把高压电压互感器看作是一种只对电压

26、进行变换的变压器，它利用电磁感应的原理把一次测的高电压变换为标准测量电压。如图2-3所示为互感器的原理接线图：图线接72图2.4常见故障分析对不同车型的电压互感器的故障情况进行分析，了解故障发生的原因并提出 相应的改进措施以提高机车运行的稳定性和安全性。常见的电压互感器故障有以下儿点：(1) hxd机车采用的高压电压互感器的工作原理与普通电压互感器相同，都 是根据互感器线圈原边和副边的匝数比來确定两边电压的比值，但由于互感器的 材料、结构、容量和误差范围不同而分别承担了不同的任务，为机车的稳定运行 提供了条件。高压电压互感器的主要任务是检测机车的网压数据，如果高压电压互感器的 一次侧线圈出现绝

27、缘破损、匝间短路或者击穿、部分线圈的短路都会导致互感器 原边的匝数变少，从而导致原边和副边比例减小而增大副边电压，高压互感器测 出的网压就是高于网压的实际值。在机车持续运行吋，机车ccu和tcu所记录的 网压数据高于实际值表征为连续的网压异常和超高，如果没有及吋维护检修而持 续运行会严重烧毁电压互感器甚至导致互感器的爆炸。(2) 高压互感器外部连接螺栓、绝缘包扎和变压器油都处于正常状态时，但 互感器散发出的刺鼻异味和线圈温度的异常则可能是因为线圈内部局部出现匝 间击穿。如果机车在这吋候升弓，25kv的高压通过故障的互感器会导致线圈温度 急速上升，变压器油在高温下气化急剧膨胀从互感器下部喷出，电

28、压互感器冒烟 故障，而不能正常工作，机车也会因为不能接受网压而无法正常工作。高压电压互感器的绕组匝间短路或接地会导致机车跳主断、网压无法显示, 同时导致接触网跳闸，这时司机会降卜受电弓继续维持列车运行，进站停车。如 果没冇及时确认故障的原因而贸然升弓让列车运行会引发一系列事故，互感器的 一次侧绕组被烧损，如杲二次侧绕组止常，那么这时一次侧绕组是接地的，肓冃 升弓会使接触网直接接地，接地电流烧断接触网，接触网断电。（3）互感器的二次侧引出线断线会导致网压信号不能输入车内，从而使机车 微机柜中没有机车移相同步变压器的同步信号输入而导致微机柜封锁脉冲，使机 车出现无流无压的情况。机车网压表无接触网电

29、压显示，机车不能正常运行。2.5常见故障防范措施在机车大修时，厂家对高压互感器进行更换。高压互感器不能当作一般电器 处理，按照变压器的标准要求对高压互感器进行评测。捉高材料等级，即原设计 的e级绝缘提升为200级，线圈电磁线外包绝缘级采用200级，层间绝缘为200级及 环氧树脂使用耐热性好、机械强度高、绝缘性能好等的产品，通过材料改进达到 整体绝缘强度和机械性能提高的口的。加强高压电压互感器管理工作，严格按照 规范对高压互感器按时进行检修，进行色谱分析，油样采集。对出现故障的机车 严格进行严格监控，残次的高压互感器严禁上车。本章小结本章是对hxd型电力机车常用的一种互感器进行一些介绍,tbyl

30、-25型高压电 压互感器。也对这种电压互感器所经常出现的故障进行了总结和分析。也对这些 常出现的故障提出了一些防范措施。和谐型机车在全国范围内人面积推广使用的 大趋势下，电压互感器技术的改进对于和谐型机车在全国各地的路况屮使用尤为 重要。如果没有及时维护检修而持续运行会严重烧毁电压互感器甚至导致互感器 的爆炸。所以保障高压互感器的正常运作对于机车顺利的完成运行任务非常重 要。机车的大修中可以对高压互感器进行更换。高规格的对互感器进行评测。许 多机车研发单位也对新出厂的高压互感器提升了绝缘等级。加强高压电压互感器 管理工作，严格按照规范对高压互感器按吋进行检修，进行色谱分析，油样采集。 对岀现故

31、障的机车严格进行严格监控，残次的高压互感器严禁上车。第3章 机车运行时谐波测试随着hxd机车的运用。电压互感器频繁出现故障，不单单是hxd类型机车的 电压互感器出现故障。韶山机车也会出现很多故障。经过测试这些故障的产生原 因都与机车运行而产生的谐波有重要关联。本章从一些测试现场数据來分析高次 谐波对于电压互感器的影响。3.1谐波测试数据结论监测、采集iixd3交流传动电力机车运行区间时的接触电网电压、电流波形 及实时动态谐波数据，分析曲hxd3交流传动电力机车产生的高次谐波对运行在 该区间直流电力机车的影响（口前主要表现为牵引绕组过电压吸收rc支路电流 增大，发热严重），对数据进行处理及谐波量

32、化指标分析，找出谐波影响的关键 因素点（频率点、机车状态点、区域点），为采取冇效的谐波抑制、治理措施及 制定合理的解决方案提供基础数据依据。<3-1测试情况表区 段时间机车状态rc电流（有效值）及电 压谐波情况备注ab11:58:37-12:18:37ss4-97、hxd30175、hxd30634 空载 停车。12:15:52ss4-97开始牵 引；12:16:09 hxd30634 开始 牵引，时速0 24km o电流最大值 8. 948a/12:2:43,电流 最小值6.4147a/12:7:58o 电 压谐波3、5、7次表现 突出，幅值为3到4, 其次 17、19、21、35 次

33、。宝鸡东站， 有ss、 hx机 车bc12:18:37-12:20:49hxd30175 空载。ss4-97、hxd30634 加载 牵引，时速升高 达 39km。电流值变化较人，最大 达到11.525a/12:19:4o 电 压谐波3、5、35次表 现突出，幅值为3到4。 其次 17、19、21、27、 31o宝鸡东站一 宝鸡站cd12:20:49-12:22:19ss4-97、i1xd30634 牵 引电流值约为6. 8ao电压 谐波较bc段基木降低，讲宇鸡站_空载(12:21:02), hxd30175 空载。 时速 39-28km。3、9、11、19次略升高。de12:22:19-12

34、:24:37ss4-97、hxd30175、hxd30634 空载 停车。12:23:14ss4-97开始牵 引。电流最大值 10. 651a/12:23:16,最 小值8.0614a/12:24:22o 电 压谐波 3、5、7、9、11、 17、19、21、23 次幅值 表现突出。停宝鸡站，ef12:24:37-12:34:01ss4-97、hxd30175、iixd30634 空载。电流最大值7. 4944a/12:32:13,最 小值5. 9083a/12:25:10o 电 压谐波3、5、7、17、 19、21、25次表现突出， 幅值1. 5到3o停宝鸡站fg12:34:01-12:36

35、:13ss4-97 牵引,hxd30175、hxd30634 空载。时速 0->42km。电流最大值 12. 479a/12:34:52o 电 压谐波3、5、7、21次 表现突出幅值为3到 6,幅值超过2的谐波 冇 17、19、25、33 次。宝鸡-宝鸡 南，12:37:7 过 分相暂停测 试。12:41:41开始测试。gh12:36:13-12:36:58ss4-97 牵引,hxd30175、hxd30634 空载。 时速约50km。电流值约为6. 8ao电压 谐波 3、5、7、11、17、 19、21、31次表现突出, 幅值15到3。宝鸡-宝鸡南hi12:42:06-12:46:16

36、ss4-97、iixd30175、hxd30634 牵引。 车速变化较大最 高达60km。电流最大值 11.452a/12:42:46e 电 压谐波3、5次幅值在3. 5 到 4 之间,7、13、31、85、87次谐波幅值 在1到2之间。宝鸡-宝鸡南u12:46:16-12:49:41ss4-97、hxd30175、hxd30634 断电 惰行牵引。电流波动较大，最大值 12. 656a/12:47:46 （加 速牵引）、最小值6. 7774a/12:48:46 （恒 速牵引）。各次谐波波 动较大。出宝鸡南站 过分相jz12:49:41-12:55:21ss4-97、hxd30175、hxd3

37、0634 减速牵引至空载。电流最大值 12. 131a/12:55:01 （三 机车减速牵引）、最小 值 8.91a/12:51:62进杨家湾站（ss-4低速减载停车， hx两车空载）。z点12:55:21ss4-97、hxd30175、iixd30634 空载。电流值约为63. 5267a. 电压谐波3次至45次 及83、85、87次幅值 表现密集。进杨家湾站zk12:55:21-12:58:08ss4-97、hxd30175、hxd30634 空载。电流最人值 13. 364a/12:56:26 （短 时大电流）。电压谐波 7、33、35次谐波幅值 在 2 到 2. 5 间，15、17、

38、25、 27、 39、 41、 43、 49、 59、 83、 85、 87、 99次谐波表现密集，幅 值为1左右。进杨家湾站kl12:58:08-13:07:50ss4-97、hxd30175、hxd30634 空载。 13:04:18hxd30634 牵引, 13:05:00ss4-97、hxd30175 牵引。电流最大值 73206a/13:l:35、最 小值5.6703a/13:4:41o 电 压谐波3、5次幅值高， 其次是 83、85、87、89 次。12:56:36 至 12:58:08 过 分相暂停测 试。杨家湾 站。lm13:07:50-13:13:28ss4-97、hxd30

39、175、hxd30634 牵引 加速电流最大值 13.677a/13:8:38o 电 压谐波各次谐波不同 程度的增高，尤其是从 33次以后高次谐波幅 值增高较大。有hxd3通过, 杨家湾-观咅 山。mn13:13:28-13:21:31ss4-97 牵引。hxd30175、hxd30634 牵引 f空载。电流最人值 10. 707a/13:14:31 （三 机牵引），最小值 8.8189a/13:18:01（ss-4牵引，两hx车 空载）。各次电压谐波 也有不同程度的增加， 5、 7、 9、 31、 41、 83、 85、89次表现突出。杨家湾-观音lllono13:21:31-13:23:0

40、7ss4-97、iixd30175、hxd30634 牵引, 速度较高50公 里左右。电流最大值 13. 332a/13:23:1 （三 机加载牵引），21至1 53、83到89次电压谐 波幅值增高量较大。13:23:07 暂停 测试，13:27:35 开始测试，过 分相。op13:28:38-13:3ss4-97、电流最大值观咅山-青石1:23hxd30175 、hxd30634 牵引, 速度较高50公 里左右10. 793a/13:29:08 （三 机牵引），最小值 8. 8418a/13:30:35 （三 机牵引）。电斥谐波对 于no段的谐波幅值不 同程度降低，波动量降 低。崖pq 段1

41、3:31:23-13:31:56ss4-97 空载,iixd30175、hxd30634 牵引电流值5. 8523a/13:31:35o 电 压谐波比较no段有明 显降低，但83、85、87、 89次幅值较高。空载试验，进 青石崖站qr 段13:31:56-13:33:41ss4-97 牵引,iixd30634、hxd30175 减载电流最人值 9. 0938a/13:32:17 （三 机牵引），故小值 7. 67a/13:33:17 （ss-4 牵引,两hx车空载） 电压谐波比较no段有 明显升高，但83、87、 89次幅值较高。青石崖站rs段13:33:41-12:33:47ss4-97、

42、hxd30175、iixd3063 空载。电流平稳电流值9. 6a 左右。电压谐波83、85、 87、89次幅值在2到4 之间，表现突出。13:33:47 何停 测试，13:46:05 开始测试出青 石崖，准备进 入分相区。st 段12:46:05-13:51:43ss4-97 制动hxd30175、hxd30634 空载, 机车速度减至 零。电流最大值 15.053a/13:48:55,最 小值12.388a/13:49:52o 电 压谐波 83、85、86、87、 89次大幅度升高,5、7、 83、 85、 86、 87、 89 幅值高达2至3. 5, 9、 13.21次达到1.5至2。进

43、秦岭站 分相区测试分析总结：秦岭站分相区（主要车型ss4、i1xd3） 83、85、87、89次谐波表现突出,在 测试全过程中谐波幅值最高，rc支路电流最大（15a）,主要因索为hxd3机车站 区制动、启动牵引运行，其影响程度依hxd3机车运行台数及工况而定，初判 hxd3运行对电网产生83、85、87、89次谐波，其谐波幅值随台数多而增大。运 行工况细节量化需进一步测试判定。宝鸡站分相区段（主要车型ss、hx、dj1） 3、5、7、9、17、19、21、25、 31、33、35、39、41次谐波表现突出，谐波幅值偏高，直流机车主要产生3、5、 7、9低次谐波，rc支路电流基本在7、12a。在

44、本次测试监视中，该区段机车运 行低速平缓，牵引电流小。本务机车（ss4型）制动、空载时，当同相区内无谐波因素影响时（外界无 直流和交流机车运行时），rc支路电流最小（45a）；当同分相区内有直流传动 机车（ss型）和交流传动机车运行通过吋，电网谐波分量增，幅值增大，rc支 路电流增高，其谐波频率、幅值依机车类型、数量、工况而定。在相同环境条件下，本务机车（ss4型）牵引工况时，rc支路电流比其制 动、空载工况时大；牵引电流增加变化时，rc支路电流增高；同分相区内有交 流机车牵引或制动运行时，rc支路电流增高；交流机车牵引电流变化吋，rc支 路电流增高；交流机车运行台数多，rc支路电流增量大。本

45、次测试采集数据ss4 线路持续大电流牵引工况时，rc支路电流旷11a。5容纳机车运行数量多，冃交流机车密集运行的同分相区（如枢纽站）电网谐波因素影响严重，应对该区域重点测试，考虑解决方案。3. 2谐波测试波形图1614c64va- 住总 ©爭a.图3-1测试数据114牵引翹过压吸收12rc蜩电值86ahxi1c d eorlm 一0e9s_s.3 8;一sm s0« 8弓 z9q rl9a z9: "6 w e6定if t 令er ie2 d 972 fr-lt iz t m2 oe 二2 062 i > t i i i > t i > i i

46、t i > i i t i > i 8q ioisoooq 讥 88s89 込 k 更込 口彳口口口匚：口匸ri (-二 z z zqs9wgllc96oes8ozs8oesz989e6 8f r.l98i 一专 z98i03 0 ims a 81 ie 8f =2 imsr qsi 998p z98i8 s h s6 6 6 6- c i 令 勺e i z 9 6 m 厂丨 r 1 ci <，, ed oo oo oo7hm2hm3图3-3谐波实时量化图1vhm9hm13图3-5谐波实时量化图3图3-7谐波实时量化图5vhm27vhm2shm29vhmso图3-9谐波实时量

47、化图7181.61.4um45vhm46vhm470.80.60.402图3-11谐波实时量化图9vhm63tillii"!|hivhm64vhm65vhm66hm67vhm6s图3-12谐波实时量化图10090.80.7060.50.403020.10vhm69vhm70vhm71vhm72vhm73vhm74图3-13谐波实时量化图114.5厂vhm81图3-15谐波实时量化图13j.5图3-17谐波实时量化图15本章小结本章从监测、采集hxd3交流传动电力机车运行区间时的接触电网电压、电 流波形及实时动态谐波数据，分析由hxd3交流传动电力机车产生的高次谐波对 运行在该区间直流

48、电力机车的影响（口前主要表现为牵引绕组过电压吸收rc支 路屯流增大，发热严重），对数据进行处理及谐波量化指标分析，找出谐波影响 的关键因素点（频率点、机车状态点、区域点），为采取有效的谐波抑制、治理 措施及制定合理的解决方案提供基础数据依据。随着hxd机车的运用。电压互感 器频繁出现故障，不单单是hxd类型机车的电压互感器出现故障。韶山机车也会 出现很多故障。经过测试这些故障的产生原因都与机车运行而产生的谐波有重耍 关联。通过分析发现告辞高次谐波对于hxd3机车会产生影响，影响程度依hxd3 机车运行台数及工况而定。机车制动、空载时，当同相区内无谐波因素影响时（外 界无直流和交流机车运行时），

49、rc支路电流最小（45a）；当同分相区内冇直流 传动机车（ss型）和交流传动机车运行通过时，电网谐波分量增，幅值增大， rc支路屯流增高，其谐波频率、幅值依机车类型、数量、工况而定。容纳机车 运行数量多，且交流机车密集运行的同分相区（如枢纽站）电网谐波因素影响严 重，应对该区域重点测试，考虑解决方案。第4章谐波产生的因素及危害在电力的生产，传输、转换和使用的每环节中都会产生谐波。谐波主要来源 冇三个方而。第一发电质量不高，从电网源头就产生了谐波。但此类谐波一般比 较少。第二输配电系统中，在传输配电环节将有谐波的电传输给用电设备。这类 谐波产生的原因是曲于变压器所产生的。变压器铁心饱和，磁化曲线

50、非线性，工 作磁密在磁化曲线饱和处，出现了奇次谐波。第三用电设备自身就在运行屮产生 了谐波。此类谐波的产生因素很多，在铁路系统中多是由于机车启动，再生制动 工况屮。4.1电网中谐波的产生因素因为发电源的品质不好产生的谐波，发电机的三相绕组的不绝对对称和铁芯 的不绝对均匀导致发电源产生少了谐波。输配电系统产生谐波，电力变压器铁芯 饱导致磁化曲线的非线性，使得磁化电流在磁化曲线的近饱和段上呈尖顶波形， 含大量奇次谐波，严重吋3次谐波电流甚至能达到额定电流的0.5%。用电设备 （主要包括整流装置，变频装置以及气体放电类电光源）产生的大量谐波。整流 装置从电网吸收了缺角的正弦波使得电网剩余部分缺角，由

51、此产生的谐波最多可 占谐波总含量的40%；采用相位控制的变频装置会因为三相负荷的不平衡产生的 谐波约占总谐波的20%；荧光灯，高压汞、钠灯等气体放电类电光源非线性严重 产生谐波。4.2再生制动工况时产生谐波的因素再生制动是指机车制动时牵引电机工作在发电机状态，把动能转化为电能冋 馈到电网储存起来或者供给其它负载使用，但是由于这些负载的电流不随电压同 步变化，使电网中电流非止弦，从而产生谐波使电网电压失真。4.3过电压对供电系统的危害供电系统中的谐波危害主要表现在以下儿个方面。(1) 对旋转电机的附加损耗和转矩都会产生影响。因为集肤效应、磁滞、涡流等 引起的附加损耗随频率增高而增加，从而导致电力

52、用户电动机的总损耗急剧攀 升；谐波电流产生的谐波转矩会产生显着的脉冲转矩可能会使电机转轴扭曲振 动。(2) 对变压器的影响。谐波电流(特别是3及其倍数次谐波)使三角形连接的变 压器铜耗增加，从而在绕组屮形成环流使绕组过热；全星形连接的变压器绕组屮 性点接地且该侧电网中分布电容较大时，形成的3次谐波会使变压器附加损耗增 加。(3) 对输电线路的影响。输电线路的电阻会随着频率的升高而增加，在集肤效应 的作用下，输电线路的附加损耗也随之增加；谐波使三和供电系统中的中性线的 电流增大导致屮性线过载；输电线路上的电感电容与产生谐波的设备组成的串联 回路或并联回路发生吊联谐振或并联谐振产生的谐波过电压、过

53、电流对相关设备 的危害性较大，谐波电压升高、谐波电流增人都会引起继电保护装置出现误动损 坏设备。4. 4过电压对电压互感器的危害在机车运行时一般电压都不会超过绝缘等级的规定电压。但是机车过分相时 就容易出现电弧，进出分相就会形成两次电弧。电弧严重就产生了过电压。而过 电压会使高压互感器产牛高温，高温的氏时间作用会使得绝缘层老化。这时电压 互感器不会是一个稳定的状态，击穿电压也会变得不是同定值。但是如果输入互 感器的电压值超出了互感器的绝缘等级，就会引发匝间击穿。本章小结本章是通过分析谐波产牛的因素及危害分析出谐波对于电压互感器的影响。 发电质量不高，从电网源头就产生了谐波。输配电系统中，在传输配电环节也会 将有谐波的电传输给用电设备。用电设备白身就在运行中产生了谐波。再生制动 是指机车制动时牵引电机工作在发电机状态，把动能转化为电能回馈到电网储存 起来或者供给其它负载使用，但是由于这些负载的电流不随电压同步变化，使电 网中电流非正弦，从而产生谐波使电网电压失真。对旋转电机的附加损耗和转矩 都会产生影响。对变压器和输电线路也会产生影响。机车过分相时就容易出现电 弧，进出分相就会形成两