电气化铁路的谐波标准问题

作者：林海雪　周胜军　来源：不详　时间：2006-5-16

站名 h/次 Ih/A 算法1 算法2 算法3 算法4 算法5 算法6 Ihi/A G Ihi/A G Ihi/A G Ihi/A G Ihi/A G Ihi/A G 永 丰 营 3 10.51 0.89 11.76 1.68 6.26 2.80 3.76 1.49 7.06 0.79 13.25 13.80 0.76 5 11.66 1.09 10.66 1.95 5.98 1.95 5.98 1.09 10.7 0.61 18.99 8.28 1.41 7 8.39 1.06 7.88 1.75 4.80 1.75 4.80 1.06 7.88 0.65 12.93 5.92 1.42 9 3.27 0.89 3.69 1.25 2.61 1.25 2.61 0.89 3.69 0.63 5.21 4.60 0.71 11 4.59 1.03 4.47 1.51 3.04 1.51 3.04 1.03 4.47 0.71 6.56 3.76 1.22 百 色 3 8.50 0.76 11.16 1.27 6.71 2.11 4.03 1.12 7.56 0.60 14.19 7.21 1.18 5 9.46 0.90 10.57 1.43 6.63 1.43 6.63 0.80 11.8 0.45 21.05 4.32 2.19 7 6.81 0.82 8.34 1.22 5.59 1.22 5.59 0.74 9.17 0.45 15.05 3.09 2.20 9 2.65 0.61 4.37 0.80 3.30 0.80 3.30 0.57 4.67 0.40 6.61 2.40 1.10 11 3.73 0.72 5.15 0.99 3.77 0.99 3.77 0.67 5.55 0.46 8.15 1.97 1.90 威 舍 3 9.21 1.38 6.65 2.60 3.54 4.33 2.13 2.31 3.99 1.23 7.50 6.58 1.40 5 10.17 1.54 6.62 2.74 3.72 2.74 3.72 1.54 6.62 0.86 11.80 3.95 2.58 7 7.32 1.28 5.72 2.10 3.48 2.10 3.48 1.28 5.72 0.78 9.38 2.82 2.60 9 2.85 0.81 3.53 1.14 2.49 1.14 2.49 0.81 3.53 0.57 4.99 2.19 1.30 11 4.01 1.01 3.98 1.48 2.71 1.48 2.71 1.01 3.98 0.68 5.85 1.79 2.24 柳 辛 庄 3 31.32 4.81 6.51 9.03 3.47 15.06 2.08 8.02 3.91 4.27 7.34 14.57 2.15 5 15.18 5.14 2.95 9.16 1.66 9.16 1.66 5.14 2.95 2.89 5.26 8.74 1.74 7 10.92 4.04 2.70 6.63 1.65 6.63 1.65 4.04 2.70 2.46 4.43 6.25 1.75 9 4.04 2.29 1.76 3.24 1.25 3.24 1.25 2.29 1.76 1.62 2.49 4.86 0.83 11 5.68 2.94 1.93 4.32 1.32 4.32 1.32 2.94 1.93 2.00 2.84 3.97 1.43 汤 阴 3 30.61 3.01 10.16 5.66 5.41 9.43 3.25 5.02 6.10 2.67 11.45 11.18 2.74 5 14.83 3.27 4.53 5.83 2.54 5.83 2.54 3.27 4.53 1.84 8.07 6.71 2.21 7 10.67 2.64 4.04 4.34 2.46 4.34 2.46 2.46 4.04 1.61 6.62 4.79 2.23 9 3.95 1.57 2.51 2.23 1.77 2.23 1.77 1.57 2.51 1.11 3.55 3.73 1.06 11 5.55 1.99 2.79 2.92 1.90 2.92 1.90 1.99 2.79 1.35 4.10 3.05 1.82 李 家 寨 3 25.5 8.45 3.02 15.86 1.61 26.43 0.96 14.1 1.81 7.50 3.40 17.70 1.44 5 11.9 8.75 1.36 15.59 0.76 15.59 0.76 8.75 1.36 4.91 2.42 10.62 1.12 7 5.39 6.56 0.82 10.76 0.50 10.76 0.50 6.56 0.82 4.00 1.35 7.58 0.71 9 3.23 3.41 0.95 4.83 0.67 4.83 0.67 3.41 0.95 2.41 1.34 5.90 0.55 　　注：表中h表示谐波次数；Ih表示注入110kV侧公共连接点的最大谐波电流；Ihi表示谐波电流允许值；G表示超过允许电流倍数。 (1) (2) 式中　　K--牵引变压器变比； Ihsa、Ihsb--注入牵引变压器两供电臂谐波电流，A； IAh、IBh、ICh--牵引变压器110kV侧A、B、C三相谐波电流，A。 从表1中可以看出： (1)按第1种算法，在南昆线上3个牵引站(永丰营、百色和威舍，其牵引变压器均为YN，d11接线)，当不采取滤波措施时，3次谐波电流超标达7～12倍；5次为7～11倍；7次为6～8倍。在计算牵引站3次谐波电流时，已考虑到南昆线的韶7机车上已带3次滤波器(滤去约50%的3次谐波电流)。在京广线上2个牵引站(柳辛庄和汤阴，其牵引变压器分别为YN，d11接线和阻抗匹配平衡变压器)，3次谐波电流超标达7～10倍，5次为3～5倍，7次为3～4倍。一般采用LC型滤波器，滤波效益大约只可达85%左右，超标10倍以上难以滤至合格。更何况对于电铁这种动态负荷，补偿装置必须考虑功率因数、滤波和电压调整的综合效果，投资也不能太大。多种制约条件使我们有理由认为，按第1种算法供电容量和协议容量取得均不合理，得出谐波限值目前实际上不可行。 (2)第2种算法是将供电容量和最小短路容量方式作对应，导致各次谐波允许值增大，但电铁的协议用电容量取得不合理；而且从表1看，永丰营和百色2站的3次谐波限值仍过严(在已滤除50%前提下超标6～7倍)。 (3)按第3种算法对于南昆线上3个牵引站，3、5、7次谐波电流超标分别达到2～4倍、4～7倍和3～6倍，对于京广线上2个牵引站则3、5、7次谐波电流超标2～3倍，唯有李家寨站全部不超标。上列超标谐波用LC滤波器是能够滤至标准值以内的。需要指出，从计算结果看，即使用这种算法，9、11次谐波电流也是超标的(1.2～4倍)，对于电铁负荷，主要解决3、5、7次就可以了。从国外电铁牵引站的滤波器设置来看，最多也是3、5、7次(个别将7次设为高通滤波器)。但这种算法协议容量取得不合理。 (4)第4种算法(合理的算法)实际计算结果只比第1种算法在3次谐波上放大1.67倍，对于象南昆线上永丰营和百色站，3、5次超标仍难以治理合格(3次谐波是在机车上已滤去50%谐波前提下还超标到7倍左右)其它5个站基本上还可以。对于上列情况，建议仿照IEC标准中规定的用“第3级处理”原则，即根据电网和负荷特点作专门研究，在确保电网公共联接点上不超标(或超标影响不大)的前提下，适当放宽谐波限值，同时在电铁牵引站采取适当的消除谐波措施。实际上，这类情况在规划设计阶段处理容易得多(例如，避免多个牵引站从1个公共联接点上供电，牵引站加大消谐投资，在供电方式上尽量避免大谐波源叠加方式等等)。总之，出现“第3级处理”的场合，应由电力和铁道两部门协同解决问题。在谐波影响未搞清前，不要盲目确定供电方式。国家质量技术监督局已决定“等同采用”IEC61000系列标准，这些标准将陆续作为国家标准发布，因此，目前对于《谐波国标》中明显的缺点或者未作明确规定之处，参考IEC相应标准去处理是较好的选择办法。 (5)第5种算法是考虑到某些情况下系统最小运行方式对应的是2台供电变压器。本文中的柳辛庄和李家寨即属于此种情况。但对于其它牵引站，供电容量取得不合理，导致对用户谐波限值过严。 (6)第6种算法是国外有些电铁上用的标准，是所列的6种算法中放得最宽的一种。这种方法的主要缺点是未按容量分配谐波指标，如果一个公共联接点上接多个(2个及以上)牵引站，再考虑到系统背景谐波的存在，则可能导致谐波电压严重超标，因此不宜采用。 4　结束语 　　目前一些电网(特别是电铁负荷较大的电网)中谐波(实际上兼有负序)问题较严重，其主要原因是没有按《谐波国标》规定采取有效的滤波措施；同时对并联电容器组可能造成谐波放大问题注意不够所致。对于国标既应强调其权威性，同时在具体处理超标问题上应实事求是。电铁谐波是面临的一个重要问题。应当承认电铁负荷有其特殊性，但作为公用电网的一个用户，应以国标规定为基础，参照IEC相关标准的规定，结合其特点来解决。本文建议，对电铁牵引站的3次谐波电流按特征谐波分配指标，为此按国标计算结果乘1.67系数。谐波限值计算中，电铁的供电设备容量应采用最小方式下的容量，以和谐波电流允许值换算结果相对应。电铁的协议容量应按其实际用电容量取。电铁谐波的测量和取值等问题，宜通过试点工程，进一步研究解决。 作者单位:中国电力科学研究院(北京100085) 参考文献 1　Limits for Harmonics in the United Kingdom Electricity Supply System.E ngineering Recommendation G.5/3,1976 2　Report on Limits for Harmonics in the UK Electricity Supply Industry.A .C.E Report No.73,1979 3　A C Traction Supplies to British Rail.Engineering Recommendation P.24, Jan.1984 4　Railway Electrification-25 kV a.c. Design on B.R,12034/16,1980 5　关于加拿大供电公司对谐波限制导则的需要.见: 电力系统高次谐波译文专辑 (第4辑)，成都：四川省电力试验研究所，1987 6　陆　淳.关于谐波限制值的若干参考资料.铁道部科学研究院，1990 7　Mollitt B.Harmonic Characteristics of Traction Loads on New Zealand's Newly Electrified North Island Line. CIGRED, 1989 8　Wright P O.Planning of Electricity Supply to A C electrified Railways from a Weak Network in Central Queensland.Queensland Division Technical Papers , 1985,26(34) 9　任　元.信阳和驻马店地区电气化铁路谐波引起220 kV高频保护动作的分析.电 网技术，1995，19(2) 10　林海雪.国际电工委员会谐波标准简介.中国电力，1998，31(10) 本新闻共2页,当前在第2页  [首页]    [上一页]    [下一页]    [末页]     选择页数12