谐波抑制方法电气化铁路论文 本文关键词：电气化铁路，谐波，抑制，方法，论文
谐波抑制方法电气化铁路论文 本文简介：摘要：谐波产生的危害也越来越受到重视，必须及时采取科学合理的措施抑制谐波对供电网络产生的危害，才能够确保安全稳定的运行电力设备。分析谐波产生的因素和原理，并提出几种谐波的抑制措施。关键词：电气化铁路；谐波；抑制。1引言电气化铁路在运作过程中会产生谐波，对周围的供电网络和设备用电产生一定程度的影响。谐
谐波抑制方法电气化铁路论文 本文内容：
摘要：谐波产生的危害也越来越受到重视，必须及时采取科学合理的措施抑制谐波对供电网络产生的危害，才能够确保安全稳定的运行电力设备。分析谐波产生的因素和原理，并提出几种谐波的抑制措施。
关键词：电气化铁路；谐波；抑制。
1引言
电气化铁路在运作过程中会产生谐波，对周围的供电网络和设备用电产生一定程度的影响。谐波问题危害的对象主要是机车供电系统和周围的用电设备等。供电系统的牵引网是直接的传输介质，主要的危害就是谐波电流使设备在过载的情况下工作，最终导致供电网络的电流不稳定情况下过度损耗供电设备。电力牵引供电系统通常有直流制和交流制两种方式，其中交流制又有分工频单相交流制和低频单相交流制两种形式[1]。根据我国的实际情况，铁路牵引供电一般采用单相工频交流制供电。谐波通常被称为高次谐波，是基波电量的整数倍分量，在实际的电气化铁路系统运行中一般会因为发生源或者时间的变化产生不同的谐波。
2谐波的理论分析与治理措施
非线性随时间改变产生不同程度、不规律变化是电力机车负荷的基本属性。不过这种不规律的负荷中产生的谐波也有一定的科学规律可循，我们可以通过研究牵引网传输线的模型，再根据科学的分析就可以将电力机车牵引网供电系统中的模型用单位长度的形式等效出来，然后将供电系统的模型简化就可以详细研究谐波在这种介质中的传输特性，为我们研究谐波的抑制措施提供科学合理依据。可以发现谐波作为波动性的物理现象它有一个初始相位角，这个相位角范围广并且可以在周围的任意的空间中出现，并且电力铁路系统中的负荷谐波与负载也有一定的关系。电气化铁路的谐波危害通常是因为电力和电子设备在非线性的运行过程中产生的，电气化铁路电网最主要的谐波发生源是整流电力机车。铁路电力机车工作电流通常是周期性的非正弦波，进行傅立叶变换后得式（1）。（1）I0是直流分量，是基波分量；In是第n次谐波电流分量；φn是第n次谐波电流初始相位角。谐波电力系统造成的危害最直接的就是对系统中的部件以及其他用电设备造成损耗，另一方面谐波从各种方面对铁路系统周围的电子信号造成干扰影响通信的质量。具体的危害从以下三个方面：（1）并联谐振。当谐波分量进入电网以后，因为电网本身的阻容，会引起谐波在线路中的谐振，谐波分量可能会被放大，造成电力设备的故障甚至损坏。（2）对电力变压器的危害。谐波分量流经变压器会造成额外的铁损和铜损，从而导致变压器温升加大，容量降低，使得影响变压器的工作效率，结果导致变压器局部温度过高。同时谐波会使电容器和电力电缆等电力设备过载过热，从而造成绝缘加速老化、使用寿命降低严重者直接造成设备的损坏。（3）对控制系统造成干扰。控制系统通过轨道电路从机车和路面传感器采集信号，然后对系统进行控制。但是轨道同时也是机车电源的供电回路，因此谐波和变压器谐波都会对控制信号和采集信号造成干扰，可能会导致设备出现误动作，从而危及系统运行的可靠性和安全性。
3电气化铁路的谐波抑制策略与方法
针对电气化铁路产生的谐波进行治理通常可采用的方法有在受端上采取抑制处理措施、主动抑制处理谐波以及被动治理谐波三种。在受端上采取措施对谐波治理主要是增强设备或者电网的抗谐波干扰能力，或者改善供电网络使其更加合理化。
3.1通过技术的提升与改进主动抑制谐波
根据谐波的特性主动去将谐波按照科学合理的方法降低或者消除掉。主动抑制这种处理方式理论上是要改变影响谐波产生或者放大的装置或者设备的参数，更改变流装置本身的相位数，或者针对上面探讨过的谐波分量进行治理，如果要避免或者降低设备谐波分量的产生，具体的做法需要从谐波发生设备本身入手。可以采用的具体措施有研发新型整流设备，使其谐波分量为零，并且运行功率因数为1，这种整流设备即是单位功率因数整流器。这种设备通过调整脉宽校正功率因数的整流电路，已经在开关电源等中小功率整流设备中推广应用。此外，多脉冲整流电路也已经广泛应用在电解电源等大功率整流设备中。还可以通过改进产生谐波源的设备治理谐波问题。
3.2加装滤波装置对谐波进行抑制或者消除
（1）无源电力滤波器。无源电力滤波器（PPF）的主要作用就是消除掉谐波在供电网络或者用电设备中产生的电流。无源滤波器造价低并且稳定性比较高，另一方面这种滤波器在具有高可靠性的同时结构相对简便。无源电力滤波器是一种过滤消除电流的电子器件，与普通的电子器件不同的是无源滤波器的结构很特殊并且在起作用的时候是与谐波的发生源并联的，因为这样的结构特性可以将部分谐波产生的多余电流有效吸收消除从而降低谐波对电网的作用达到抑制的效果。但是无源滤波器的工作性能与电路的阻抗比有关，因此无源滤波器在实际的谐波治理应用中也存在一定的缺点，那就是无源滤波器容易受系统参数影响导致出现工作不稳定的情况，并且无法有效地进行无功补偿导致调压无法达到实际的需求，此外就是当谐波分量过大产生的电流会使得无源滤波器的寿命在一定程度上降低。（2）有源电力滤波器。有源电力滤波器（APF）相比于无源滤波器需要更加成熟的电子技术支持才能广泛的制造应用。有源滤波器这种装置设计的工作方式就是通过检测得出受谐波影响的设备中产生的谐波电流数值，然后由有源滤波器中的装置产生一个相对应的补偿电流进行补偿，从而达到准确有效地将谐波消除或者治理的目的。有源电力滤波器与无源滤波器不同的是它作为电子集成设备将谐波抑制的同时进行一种动态的补偿。有源电力滤波器的优势在于进行动态补偿的同时滤除其他的谐波还不会引发具有危害的谐振，有源滤波器的工作电路原理如图1所示。在电力机车上加装有源滤波器，通常来说需要更多设备和成本，且难于实现。不过，电力机车系统中的用电设备上的绕组是谐波发生来源之一，如果将特定的有源滤波装置安装在它的上面就可以有效地将谐波抑制，安装在源头的滤波装置具有针对性的同时还可以减少一定的成本，不过这种做法通常需要科学地进行设计安装才能达到明显的谐波治理效果。综合来说，有源滤波器要比无源滤波器性能更优、工作效率更高且更不容易遭受阻抗等不稳定因素影响，而且有源滤波器的响应速度和控制性能十分优秀。但是有源滤波器也有自身的局限性，主要就是有源滤波器的成本高并且容量不能完全满足需求，并且有源滤波器自身的性能还需要应用科学技术进一步提高。（3）混合型电力滤波设备。混合型电力滤波设备结合了静态无源滤波设备和有源滤波设备的特点，可以根据实际系统运行情况，合理的对两种设备进行了整合使用。即部分容量采用无源滤波补偿的方式，而另外一部分则依靠有源滤波设备对欠补偿容量进行补充。好处在于一方面部分容量采用静态滤波无功补偿，使设备整体投资对比有源滤波大大降低，同时剩余容量采用动态滤波，最终使补偿设备应变能力相对静态滤波补偿设备大大增加。从而使两种滤波方式的优点得到集中。因为高超的性价比，此种方式越来越受到人们的关注。
4结语
电气化铁路作为谐波的重要发生源，其产生的谐波与通常的谐波分量具有不一样的特征，更加大了其治理的难度。要有效治理电气化铁路谐波，采取有效的抑制措施，就必须对其进行科学的分析和研究。从而能够科学合理的降低，甚至消除谐波的影响，避免谐波造成的事故发生，保障电气化铁路系统可靠地运行。
参考文献
[1]张策,刘莉,王达,尹博,赵文静.电气化铁路对电网谐波影响及抑制措施分析[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2018,14(01):50-55.
作者：邹峰 单位：天津凯发电气股份有限公司
谐波抑制方法电气化铁路论文 来源：网络整理
免责声明：本文仅限学习分享，如产生版权问题，请联系我们及时删除。
《
谐波抑制方法电气化铁路论文》
由：
76范文网互联网用户整理提供,链接地址：
http://m.yuan0.cn/a/103536.html
免责声明：本文仅限学习分享，如产生版权问题，请联系我们及时删除。