《牵引供电系统》第十章谐波.ppt

用户方面 对感应电动机的影响 电力牵引的单相负荷使三相系统中的各相线路产生不同的电压降，对接在该线路上的其他动力负荷供给一个不对称的三相电压。对邻近牵引变电所而远离电源的异步感应电动机来说，正序电压产生正序电流和顺转的电磁转矩，负序电压产生负序电流和逆转的电磁转矩，此反向磁场对电动机转子起制动作用。在谐波和负序电流的共同影响下，国内曾发生多起定子绕组过热烧毁事故。 * 用户方面 对电力变压器的影响 负序电流造成电力系统三相电流不对称，从电力变压器的安全运行考虑，其每相电流均不应超过额定值或允许过载值，当最大的一相电流达到额定值时或允许过载值时，较小的两相却小于额定值，从而使变压器的容量利用率下降。另外负序电流还造成变压器的附加能量损失并在变压器铁心磁路中造成附加发热，可能引起外壳、外层硅钢片和某些紧固件发热或局部过热，加速变压器的老化，影响其使用寿命。 * 用户方面 对输电线路的影响 负序电流流过输电线路时，实际上不做功，只造成电能损失，从而降低了电力线路的输送能力。 * 用户方面 对继电保护的影响 由于保护按负序量整定，整定值小、灵敏度高，故得到广泛应用，负序电流容易使系统中由负序分量起动的继电保护及自动装置误动作，从而增加保护的复杂性。 * 三相不平衡的衡量及负序电流的允许标准 牵引供电的不平衡程度，也就是含有负序的程度，一般通过（三相）电压、电流不平衡度表示，定义如下： 电压不平衡度： 电流不平衡度： * 允许标准 电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2％，短时不得超过4％。 对每个用户电压不平衡度的一般限值为1.3％，根据连接点的负荷状况，邻近发动机、继电保护和自动装置运行要求，可作适当变动。 * 允许标准 关于牵引供电系统的负序问题，需要注意几点： 1、无论何种变压器，所带负荷为单相，即当两供电臂中一臂有电流另一臂无电流时，不平衡度均为100％。 2、当两供电臂负荷大小不等时，无论采用何种牵引变压器，均不能自行彻底消除负序。 3、一般两供电臂负荷越接近（合理的调度安排、较高的行车密度、更长的供电距离更容易做到这一点），不平衡度越小，尤其是对于三相-两相平衡变压器来说。 * 减少负序影响的措施 1、合理安排牵引站供电电源 2、纯单相变电所不平衡度较大，尽量避免采用，应优先选用三相-两相平衡变压器。 3、合理安排行车组织，尽量使牵引负荷分布均匀。 4、AT供电方式有较远的供电距离，在一定程度上有利于减小负序程度。 5、采用同相供电技术。 6、相邻的牵引变电所相位轮换接入电力系统。 * 第十二章 牵引供电电能质量 第一讲 谐波 * 谐波的基本概念 “谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪己经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，对于满足狄里赫利条件非正弦电量 可分解为一系列频率为电网基波频率整数倍的正弦分量。 * 牵引供电谐波的产生 （1）电源含有的谐波 受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，发电机三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，多少也会产生一些谐波。 （2）输变电过程产生的谐波 输变电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线特性以及额定工作磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸多因素，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，含有大量奇次谐波。铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大。 （3）负荷产生的谐波： 用电环节含有大量非线性负载，如晶闸管式整流设备、变频装置、电子荧光灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备及某些家用电器等，均能产生非正弦电流。 * 牵引供电谐波的产生 在牵引供电分析中，一般只考虑牵引负荷也就是电力机车产生的谐波。现行的电力机车有传统的交直型和新发展起来的交直交型两种，交直型电力机车的牵引负荷是单相非线性的，在牵引工作状态时，整流回路投入工作，其功率因数偏低，含有较丰富的奇次谐波。随着电力电子技术的迅速发展，电力机车已经实现由直流传动向现代交流传动的转变，采用交流传动模式，不仅是牵引动力上的进步，也可以大幅度提高电力机车的功率因素和显著改善电力机车牵引取流的波形。 * 牵引供电谐波的危害 1、高压输电线路及牵引网线路的影响。 由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率的升高而增加。在集肤效应的作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗增加。另外输电线路存在着分布的线路电感和对地电容，它们与产生谐波的设备组成串联回路或并联回路时，在一定的参数配合条件下，会发生串联谐振或并联谐振。一般