Harmonic analysis of SS-8 type electric locomotive
CHEN Hao1, LI Zhanying2
(1.Guangdong Electric Power Dispatch Center, Guangzhou 510075, China;
2.Electric Power College, South China Univ of Technology, Guangzhou 510640, China)
Abstract:The simplified mathematic model of SS-8 type electric locomotive is established to analyze its harmonic features and to calculate and predict its harmonic current A practical example is provided to confirm that the calculation results with the simplified model have high accuracy The harmonic features of SS-8 type electric locomotive can be further analyzed through the simplified model
电气化铁道负荷的功率因数低、谐波含量高等问题已引起电力部门的高度重视。电力部门已在功率因数方面作了具体的规定，要求所有用户的功率因数必须达到0.9以上；在谐波方面也制定了谐波管理暂行规定，并制订了国家标准，以规定各级电网的电压畸变率，限制用户向电网灌输谐波电流。
电力机车是电力系统的主要不平衡负荷、谐波源负荷。首先，电力机车采用单相电力牵引，其不对称电流会破坏电力系统的对称运行条件，使电力系统出现较大的负序分量；其次，电力机车是整流型负荷，它将产生高次谐波注入电网。负序分量和谐波分量注入电网会对电力系统产生各种不利影响［1］。
为了对电气化铁道的谐波电流、功率因数进行有效的管理和控制，制定合理的谐波限制标准及功率因数要求，需要掌握牵引供电系统中谐波产生的机理和谐波传输过程，了解其内在的联系以及影响系统谐波和功率因数的多种因素。因而，建立谐波源及牵引供电系统的数学模型，运用计算机仿真的方法来进行广泛的定性、定量研究，已成为发现和掌握牵引供电系统谐波特性及变化规律的有效手段。
为了提高功率因数，降低谐波电流，减小负序分量，目前很多牵引变电站普遍采用了能吸收50%以上3次谐波电流的并联电容补偿装置；同时，电力机车还加装了兼作滤波作用的功率因数补偿装置，在输出功率较大时，功率因数可达0.9左右。但从整个牵引过程来看，其效果并非十分理想，尤其是国产机车。为了更好地合理采取提高功率因数和降低谐波电流的措施，有必要对电气化铁道的谐波源——电力机车进行全面的分析研究。
SS-8型电力机车是目前国内电气化铁道的主型机车。已有的监测报告［2］，体现出国产SS-8型电力机车在运行时会导致牵引供电系统谐波含量超标。因此，有必要对SS-8型电力机车建模并分析其谐波特性，以便进一步采取有效的措施抑制谐波。
