牵引供电系统中铁磁谐振过电压的产生及防治

本文分析了在铁路牵引网回路中的分布电容与含铁芯元件的非线性电感元件，如车载变压器引起的铁磁谐振现象给铁路牵引供电系统的安全运行带来危害。对铁磁谐振频率进行了判别，提出了制定接触网上机车安全运行的电压标准、增加车载变压器的铁磁谐振试验和吸收谐波能量的措施，防止车网耦合铁磁谐振过电压的发生。     

基于模态分析的牵引供电系统谐波谐振过电压研究

针对高铁牵引供电系统的谐振过电压问题,通过分析其谐波特性,综合考虑线路集肤效应及分布参数的特性,研究由接触网、馈线、钢轨回路(包括大地)、回流导线以及牵引变电所至接触网的馈电线等构成的牵引网的参数计算方法,建立牵引网线路等效模型,使用该模型计算牵引网线路参数;采用模态分析方法解耦牵引网与电力机车的耦合关系,确定基于车网耦合的牵引供电系统的谐波谐振次数、电压波形、影响范围等数据以及所引起的牵引网过电压机理;通过EMTP-ATP软件建立基于AT供电方式与CRH2型动车组的车网耦合仿真模型,得到牵引网网压状态.通过与实测的机车负荷、谐波电流等数据对比可知,仿真结果与实测数据分析结果一致,验证了该方法的正确性.     

交流电力机车在牵引网引起的高频谐振电压及其防护简

从交流电力机车变流器调制电压谐波源出发,论述了牵引网高频谐振电压的生成原理。对各种牵引网区段、不同波频率的交流车及消谐防护措施进行了系统仿真,得出牵引网谐振电压变化规律。在区段两端设置阻尼滤波器能有效消除谐振电压影响。对不同影响对象提出了防护措施意见。     

交直交电力机车与牵引网谐振故障原因分析与措施

针对因电力机车引发高次谐波造成机车和接触网故障的情况进行地面和车上谐波测试，对测试结果进行分析并制定应对措施，对高次谐波造成的机车故障和供电设备故障起到较好的治理作用。最后对机车源头治理、供电方案优化、联合分析、机车上线前测试等工作提出具体建议。     

地面谐波治理装置的研制及工程应用

提出了一种交流牵引网谐波治理地面方案,通过有源滤波装置和无源滤波装置分别滤除牵引网的低次和高次谐波电流,同时还兼有对牵引网进行无功功率补偿的功能。对利用该方案研制的地面谐波治理装置进行了测试和实际应用,结果表明:其治理牵引网谐波及无功功率效果良好,可有效消除车网谐振风险。     

一种考虑山区路段牵引网电压波动及谐波治理的车载储能型解决方案

针对高速铁路山区路段列车运行特性导致的牵引网电压出现抬升与降落及网侧谐波含量较高易引起牵引网谐振过电压的问题,提出一种基于车载储能系统的解决方案.首先提出考虑牵引网电压波动的车载储能系统拓扑,并根据储能系统SOC及列车实时功率对储能系统的工作状态进行划分.其次研究山区路段列车行车致使牵引网电压波动的机理,在此基础上分析储能系统对牵引网电压的补偿原理.进一步研究了基于车载储能系统的牵引网谐波电流治理方案,并根据控制目标研究储能系统中四象限变流器及双向DC/DC的控制策略.通过多工况下仿真测试,验证了所提拓扑及控制策略在山区路段出现的因列车运行特性引起的牵引网电压波动及牵引网谐波电流引起谐振过电压的治理效果.仿真结果表明,本文所提方案能有效抑制因列车工况引起的山区路段牵引网电压波动,并改善牵引网侧谐波电流,抑制谐振过电压的发生.     

动车所车网谐振分析及治理措施研究

采用交直交变流器的动车组和电力机车容易激发牵引网高次谐波谐振,此类案例绝大多数发生在列车处于牵引工况时。当列车在动车所内处于静置整备状态时,牵引变流器发出的谐波电流非常小,很难引发谐振。针对多辆动车组在动车所内激发谐振的实际案例进行了分析,开展了试验研究和仿真分析,最终确定发生谐振的直接原因:多台牵引变流器谐波电流相角稳定且相近,造成了谐波电流的叠加效应。据此提出了改善变流器控制策略、抑制谐波电流叠加的技术措施,并对实施后的效果进行了试验验证。这对于更全面地掌握牵引网谐振机理提供了理论补充和技术参考。     

大包线机车过关节式电分相过电压测试及分析

大包线自开通运营以来,频繁发生过电压引起HXD型电力机车惩罚制动。对大包线过电压进行现场测试及分析,结果表明过电压与中性段对地等效电容中储存的电磁能量有关,电力机车通过电分相时等值电路在结构上也会发生大的变化,在此暂态过程中形成高阶振荡电路产生了过电压。通过对测试的过电压波形进行频谱分析,可以排除高次谐波谐振过电压的原因。过电压的产生和机车型号无关,只是由于不同型号的电力机车采用了不同的过电压保护措施,机车过分相过电压时才显现不同的故障现象。氧化锌避雷器和RC过电压吸收装置能够有效地抑制电力机车通过关节式电分相时产生的过电压。     

机车过关节式电分相的暂态过程

分析了电力机车通过关节式电分相装置时，发生拉弧和过电压现象的故障机理。得出机车断电过分相也会产生拉弧和谐振过电压击穿放电间隙的结论。     

交直交机车谐波特性及其诱发过电压的治理

针对现代铁路大量采用交直交电力机车后,在牵引供电系统中频繁出现的设备绝缘击穿、避雷器爆炸、变电所跳闸、牵引网接触线烧损等问题,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立分布参数的牵引网模型和变流器-电机联合控制的电力机车模型,研究分析牵引网长度、机车位置与不同谐波阻抗测量点阻频特性的关系;牵引功率和牵引网电压对交直交电力机车谐波特性的影响。基于以上两点总结谐振过电压的分布特点,利用GA算法优化高通滤波器的参数并仿真分析不同安装位置时的谐波电压分布情况,得出在变电所出线安装可使电压畸变率降为0.35%,满足公用电网电能质量3%的指标,且有充足的安全裕量。     

上海轨道交通3号线电压互感器故障分析及解决方案

针对上海轨道交通3号线35kV系统电压互感器一次熔丝屡次熔断的现象,对故障现象发生的时间、地点、系统运行方式、倒闸操作程序等进行初步分析。认为故障发生的主要原因是工频谐振过电压和谐波谐振过电压。通过对35kV系统的设备配置、中性点接地方式、一次接线形式等的分析,进一步阐明工频谐振过电压和谐波谐振过电压产生的原因,并进行了理论值的近似验算,进一步证实了初步分析的结论。在此基础上提出了解决方案。     

关节式电分相过电压产生原因及对策

锚段关节式电分相存在着过电压的问题,该过电压不仅引起接触网设备造成烧损及接触线或承力索断股断线,同时对机车绝缘设备造成冲击,减少机车电气设备的使用寿命,严重影响电气化铁路运营安全.分析列车通过关节式电分相过电压产生的原因及对策,并提出改善弓网关系的措施.     

枢纽牵引供电系统谐波问题探讨

结合上海南翔枢纽牵引变电所实际情况,介绍了枢纽牵引供电系统输电网络特性。基于现场实测数据,分析了不同牵引负荷和不同运行工况下牵引变电所的谐波特性。应用Matlab/Simulink仿真软件搭建了枢纽牵引供电系统仿真分析模型,仿真分析了接入牵引网数量对牵引供电系统谐波阻抗特性、不同行车运行工况下系统谐波畸变的影响。仿真结果表明,枢纽牵引供电系统存在主谐振点和多谐振点构成的谐振带;系统谐波频带丰富,极易造成高次谐波放大,进而造成谐波畸变率增大。对此,论文最后提出了一些抑制措施。     

基于级联H桥变流器的牵引网谐波阻抗测量装置

电力机车高次谐波电流引发的牵引网谐振事故影响电气化铁路安全运行,深入研究牵引网阻抗频率特性有重要意义。本文基于谐波注入干预法,提出一种可直接对牵引网谐波阻抗进行测量的测量装置实现方案。测量装置采用级联H桥变流器作为谐波发生器,控制系统采用分层控制结构。通过升压变压器向牵引网注入100~5 000 Hz不同频率的谐波电流,测量注入点处的电压、电流数据,估算牵引网谐波阻抗。仿真分析结果表明,本测量装置在设计频率范围内,能够获得准确的谐波阻抗,并且无需单独的整流环节作为直流电压源,结构简单,控制可靠。     

高次谐波对SS6B型机车造成的危害及改造措施

通过故障统计分析及现场试验,验证了接触网存在大量高次谐波是造成SS6B型机车阻容保护装置电阻惯性烧损的主要原因.运用现场测试确定的谐波参数,对机车阻容保护电路发热量进行验算,并修订了SS6B型机车阻容保护参数,提出改造措施.     

基于小功率模拟实验平台的车网电气耦合分析

针对电气化铁路发生的因交-直-交型机车与牵引供电网电气参数不匹配引起的高次谐波谐振和低频振荡问题,在分析其产生机理的基础上,搭建包含等效机车和等效牵引网的小功率车网耦合模拟实验平台,并对高次谐波谐振和低频振荡现象进行实验设计,实现了现象的复现和分析。实验结果表明:搭建具有机车特征次谐波频率附近谐振点的等效牵引网可复现高次谐波谐振现象,调节牵引供电系统输出阻抗和机车输入阻抗使车网系统阻抗不匹配可复现低频振荡现象。搭建的模拟实验平台为进一步开展电气化铁路车网系统谐波谐振与低频振荡问题的深入研究提供实验条件。     

电力机车过电分相跳闸分析及预防措施的研究

对电力机车通过接触网电分相进行了过程分析,提出机车带电过电分相造成跳闸的主要原因为过电压和涌流.通过对新型机车断电过电分相时造成过电压的分析,从接触网、牵引变电所和机车结合部提出了防止跳闸和烧伤接触网的安全预防措施.     

金属氧化物避雷器对牵引网谐波过电压的响应分析

电气化铁路牵引网谐波过电压可以达到很高数值。以实测的牵引母线电压为数据源,仿真分析变电所避雷器和机车避雷器在该过电压激励下的电流响应和热量累积效应,以采取相应措施有效避免避雷器故障,保障供电设备运行安全。     

HX_D1型电力机车避雷器炸损故障与分析

针对HX_D1型电力机车在襄渝南线麻柳—巴山下行区间的松麻供电臂多次发生的避雷器炸损故障,通过对故障数据分析,并测试故障区间机车网压、网流,确认牵引网频繁出现的过电压是引起避雷器炸损的主要原因,分析了引起牵引网过电压的原因并提出相应建议和措施。     

基于合蚌线铁路谐振机理及抑制方案研究

以合蚌线为例,对牵引供电系统谐振特性进行了理论分析,证明了谐波与供电臂长、机车位置、接触网特性阻抗、传播系数以及牵引变电所等效阻抗等有关。建立牵引供电系统仿真模型,并对阻频特性、电流、电压进行测试。通过分析谐振特性影响因素,提出相应抑制措施,如在供电系统设计初期,根据车网匹配情况对供电系统进行优化设计,破坏谐振发生的基本条件,可以达到抑制谐振的目的。