牵引供电系统谐波影响与改善-谐波电流的影响与改善（高铁牵引供电系统）

项目八：牵引供电系统谐波影响与改善02谐波电流的影响与改善案例：减少谐波电流影响的措施-滤波计算案例：滤波计算某三相牵引变电所在牵引侧A、B相母线上分别安装了1套并联电容补偿装置，容量均为2800kV·Ar。每套电容补偿装置采用BWF-10.5-100型单个电容器共28个(4串7并，注：单个电容器额定电压为10.5kV，额定容量为100kV·Ar)，电抗器型号为CKBT-27.5-192/3.955(注：电抗器容量为192kV·Ar，额定电压为3.955kV，联接档位有3档，分别是a1=240mH，a2=260mH，a3=280mH)。

【实例】案例：滤波计算

【问题】1.如从提高滤波效果考虑，请确定电抗器该联接哪个档？此时的补偿度a是多少？2.如从提高功率因数补偿效果考虑，请确定电抗器该联接哪个档？此时的补偿度a是多少？案例：滤波计算

【求单个电容器的容量】解：案例：滤波计算

【求整组电容器的容量与容抗】解：整组电容器的总电容量为(4串7并)整组电容器的总容抗案例：滤波计算

【问题1】从提高滤波效果考虑，则补偿度宜小，则电抗值宜取小。因此，宜取a1=240mH档。则此时的电抗器的感抗值为：补偿度为对3次谐波的补偿效果为案例：滤波计算

【问题2】从功率因数补偿效果考虑，则补偿度宜取大一些，也即电抗值宜取大。因此，宜取a3=280mH档。则此时的电抗器的感抗值为：补偿度为对3次谐波的补偿效果为项目八：牵引供电系统谐波影响与改善02谐波电流的影响与改善知识点2：减少谐波电流影响的措施减少谐波电流影响的措施改革开放以来，我国电气化铁路获得迅速发展。但电力机车整流负荷中含有较大的谐波，如果谐波治理措施不理想，将会有大量谐波注入公用电网。谐波可能引发发电机跳闸，导致电网大面积停电或系统解列等一系列危害。因此，应对谐波进行及时的治理。电气化铁路的谐波问题已成为必须认真对待的技术问题。问题1：谐波电流的允许值？减少谐波电流影响的措施谐波畸变波基波减少谐波电流影响的措施GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》是一部有关公用电网谐波的国家推荐性标准，标准明确了公用电网谐波电压(相电压)限值，如表所示。【电气化铁道的谐波允许值】电压等级(kV)电压总谐波畸变率(%)各次谐波电压含有率(%)奇次偶次0.385.04.02.06～104.03.21.635～633.02.41.2110及以上2.01.60.8减少谐波电流影响的措施【电气化铁道的谐波允许值】我国交流电气化铁道谐波允许值尚无国家标准，目前主要采用原铁道部建议的允许值。即由电气化铁道谐波电流监测点的相电压正弦波形畸变率(不含电力系统原有的电压畸变率)为：

UT≤3％

式中，为电气化铁道谐波电压总值，用基波电压的百分值表示。其中Un——谐波电压值，n次谐波电压有效值用基波电压有效值的百分值表示。减少谐波电流影响的措施问题2：减少谐波影响的措施？减少谐波电流影响的措施【1.在牵引变电所牵引侧装设并联电容补偿装置】设XC为并联电容补偿装置中电容器组的工频容抗，XL为并联电容补偿装置中与电容器组串联的电抗器的工频感抗。XL与XC之比应符合下式要求式中a—并联电容补偿装置的补偿度；n—牵引负荷中最低次主要谐波电流次数；K—为可靠系数，一般取1.08～1.2。当n=3时，则有

此时，C—L回路具有主要滤掉3次谐波电流的功能。

减少谐波电流影响的措施为了提高并联电容补偿装置滤掉3次谐波电流的能力，减轻对电力系统的谐波影响，将可靠系数取小一些为好。如K=1.08，则a=0.12，此时滤波效果(对3次谐波)会更好。为什么？【1.在牵引变电所牵引侧装设并联电容补偿装置】在三次谐波电流下，电抗器与电容器所呈现的感抗与容抗比为减少谐波电流影响的措施【2.减少谐波电流的发生量】变流器实行多脉冲化是一种行之有效的措施，不但使谐波的次数减少，而且使谐波电流含量也大大减少，从而使流入电力系统的谐波电流也大为减少。交直型电力机车通过增加整流装置的相数可以有效地消除幅值较大的低频项，从而大大地降低了谐波电流的有效值。四相变流器主电路结构减少谐波电流影响的措施分别在机车变压器副边的调压绕组与基本绕组间，加装并联补偿滤波装置。滤波器可分为两种有源滤波器和无源滤波器：（1）无源滤波器：由滤波电容器、电抗器和电阻器组成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要，其结构简单、投资少、运行可靠性较高以及运行费用较低，但难以滤除频率较低、幅度较大的畸变波，滤波易受系统参数的影响，对某些次谐波有放大的可能，同时功耗和体积偏大。滤波器示意图【

3.电力机车上加装并联补偿滤波装置】减少谐波电流影响的措施（2）有源滤波器：有源滤波器利用可控的功率半导体器件产生一个与谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，使电流的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。并联型有源电力滤波器系统结构【

3.电力机车上加装并联补偿滤波装置】减少谐波电流影响的措施【4.加装静止无功补偿装置】电力机车负荷的移动性、变化性和随机性除了产生谐波外，往往还会引起供电电压的波动和闪变，因此，宜装设能吸收动态谐波电流的静止无功补偿装置，提高供电系统承受谐波的能力，同时可以抑制电压波动、电压闪变、补偿功率因数。

静止无功补偿装置结构示意图项目八：牵引供电系统谐波影响与改善02谐波电流的影响与改善知识点1：谐波电流对电力系统的影响谐波电流对电力系统的影响引发电力系统共振对感应电动机的影响对发电机的影响对电气计量仪表的影响对电容器和串联电抗器的影响其他影响引发电力系统共振并联谐振时引起高次谐波放大，产生过电压，容易损坏设备。串联谐振会引起串联回路中元件过负荷发热。谐波电流流入三相定子绕组时，产生旋转磁场。由定子的谐波旋转磁场与转子的激磁电流以及由定子的工作旋转磁场与谐波在转子中感应的电流相互作用而产生的交变电磁力矩，引起额外的振动扭矩。谐波电流流入三相定子绕组时，还增加定子绕组和定子铁心的附加电能损失和发热。谐波电流会引起转子激磁绕组的附加发热。谐波旋转磁场在转子上的阻尼绕组中感应出电势而引起电流。会导致阻尼绕组过热，以致损坏。对发电机的影响感应电动机的谐波功率损失主要是铜损，当流过感应电动机的谐波电流增大时，其铁芯齿部磁饱和增大，使基波电抗和谐波电抗都减小，因而使谐波功率损失增大。激磁电流和负序电流引起的铜损也会增大。从而引起附加发热增大。对感应电动机的影响对电容器和串联电抗器的影响易引起电容器的过负荷和温升升高，易损坏电容器。易引起电抗器产生过电压和温升升高。高次谐波对电气计量仪表，特别是对电度计量仪表的影响较大，易产生较大误差。对电气计量仪表的影响会引起变压器的噪音增