高速铁路谐波抑制策略-中华民国电驿协会.pdf

81 高速鐵路諧波抑制策略 萬鼎工程服務股份有限公司 林宗志 被動式濾波器不僅是用來濾除諧波電 一、緒論 流，通常亦同時用來改善系統的功率因 台灣地區地狹人稠，大都市、重要的 數。一般來說，被動式濾波器幾乎是全天 候投入於系統，只有在某些時候才會自系 工業區及商業中心等大多位居於台灣的西 半部，南北向之城際運輸需求量極為龐 統切離。這樣的做法，對應用在負載不經 大。目前西部走廊的長途交通運輸主要是 常變動或負載變動幅度不大的場合是合宜 仰賴高速公路、傳統鐵路及民航飛機，但 的，但若應用於負載快速變動或負載變動 數年之後，國內每日的長途客運量將超越 劇烈之場合，則有待商榷。傳統被動式濾 波器是以機械式開關進行濾波器的投入與 現有長程交通工具所能提供之運能。高速 切離，而此一隨機之投切行為可能會造成 鐵路 (High-Speed Railway, HSR) 擁有安 全、運量高、用地少、能源省及污染低等 嚴重的開關暫態問題。因此有學者建議， 優點，若引進運輸市場，將能即刻解決台 諸如鐵路系統這類負載快速變動且變動劇 灣西部走廊日趨嚴重的交通壅塞問題 烈的場合，可考慮以附帶濾波功能的閘流 [1] 。 體切換電容器 (Thyristor-Switched Capaci- 高鐵列車之馬達驅動系統包含有脈寬 tor, TSC)做為電力品質改善裝置 [7-9] 。 調變轉換器及脈寬調變換流器等電力電子 二、高速鐵路牽引電力系統概要 轉換器，這類裝置屬於非線性負載，運轉 時會產生諧波電流，為主要諧波源之一。 高速鐵路之核心機電系統包括有車輛 諧波電流注入至公用電力系統後，不但會 系統、號誌系統、通訊系統及供電系統 影響電力品質，還可能引發串並聯共振， 等。供電系統的主要內容包括供電架構、 致使電力設備遭受破壞，甚至危及人員安 饋電方式、牽引變壓器及牽引負載等。各 全，其影響程度甚為深遠，實不容忽視。 國高鐵所採用的饋電方式及牽引變壓器種 關於諧波改善，工業界普遍的做法是 類不盡相同。 裝設被動式諧波濾波器，以濾波器來吸收 台灣高鐵各牽引動力變電站皆自台電 負載所產生的諧波電流，並藉由濾波器去 引接三相雙迴路 161kV電源，由牽引變 改變系統之阻抗特性，避免並聯共振之情 壓器變換為 2×25kV 之單相電力，並將此 形發生。對於鐵路系統所衍生的諧波問 單相電力送至電車線，再由列車之集電弓 題，一般的做法均是於牽引動力變電站設 來擷取。供電架構如圖2-1所示。 置被動式濾波器 [2-6] ，藉著濾波器吸收列 車所產生的諧波電流。倘若不是如此，則 此諧波電流將會經由牽引動力變電站注入 至公用電力系統。 電驛協會會刊 23 期 高速鐵路諧波抑制策略 82 三相161kV 雙迴路輸電線 2×25kV 四、高速鐵路虛功補償及諧波改善