高次谐波过电压对牵引变电设备的影响

摘要：随着我国社会经济的蓬勃发展，电网行业也得到显著的发展和壮大。通常情况下，电网系统中常含有高次谐波，这将可能导致变压器设备中铁心饱和，使其产生的噪声提高，铁心突然发烫，对整个设备的运行安全构成严重威胁。鉴于此，文章重点就高次谐波过电压对牵引变电设备的影响及控制对策进行研究分析，以供参考和借鉴。

关键词：高次谐波；过电压；变电设备；影响

在电网系统中，一般会存在高次谐波分量，这将在很大程度上可能导致铁心饱和状况发生，使其产生的噪声值提升，铁心的热量在短时间内上升，影响整个设备的正常顺利运行。对此，应对故障发生的原因进行分析，并且采取正确合理的措施进行有效的解决。

1牵引供电系统产生高次谐波过电压的原因

谐波是指频率为基波谐波整数倍的一种正弦波，因为在电力系统中经常有一些设备和负荷存在非线性特性，也就是所负载的电压与产生的电流成非线性的关系从而造成波形畸变。牵引供电方式产生非正弦畸变波产生的原因有三类：第一，机车降压变在机车运行过程中过分相时断电又带电产生励磁涌流；第二，直流牵引机车整流回路采用晶闸管整流，控制极靠导通角输出脉冲调节直流输出电压、电流的质量，交流正弦波不能被全波吸收，残留波对正弦波冲击；第三，有源逆变即再生制动和直流电机在发电机状态运行时，惯性机械力产生电势。

2高次谐波对变电设备的危害

由于变电设备对于电磁波的感应灵敏度较高，所以一旦机车牵引的过程中产生高次谐波，就会严重的危害变电设备的正常运行，下面将结合工作经验，列举几种常见危害：第一，当高次谐波对设备性能的影响。当高次谐波中的电流超过一定限度时会引起变压器、电动机损失增大，产生过热；高次谐波电压还能引起设备异常震动，继电器保护误动，计量误差大，晶闸管装置失控和影响通讯质量；高次谐波电流、电压更容易使电力电容器产生严重过负荷和谐振，致使设备损坏；第二，高次谐波对交直流屏影响。充电模块的输入端为桥式整流部分，对谐波电压的拟制功能较差，完全由滤波电解电容来承受。直流盘一般只对3、5、7次谐波设置了滤波装置，对交直交机车产生的高次谐波无法滤除。当高次谐波电压直接叠加在充电模块、交流盘灯具、接触器、继电器等元器件上因长期过电压运行造成发热而损坏；第三，高次谐波对对避雷器的影响。HXD机车运行时产生大量的20次以上高次谐波，当接触网阻抗参数与机车参数匹配时造成了谐波电流放大，发大了的谐波电流引起电压畸变，畸变的电压进一步使机车谐波电流增大，形成了一个类似于正反馈的互相激励过程，很快时接触网形成谐振过电压，引起避雷器泄露电流增大，曾在某段避雷器因内部发热而引起爆炸7次；第四，高次谐波对电容器的影响。在由于整流负荷的影响，常使变电所母线中高次谐波电流增加，使母线电压波形畸变，并联电容器将使母线电压高次谐波成分增加，高次谐波的存在将使容抗下降，产生较大的高次谐波电流，使电容器组严重过流。对谐波造成电容器差压保护动作分析，即某段共发生17次并电容差压保护跳闸，跳闸时供电臂上均有HXD1C或HXD机车运行。通过对跳闸数据分析发现，并电容跳闸时谐波电流含量最低10.7%，最高77.8%。谐振源是HXD机车。因机车运行产生的3次、5次、7次、谐波或20次以上高次谐波引起电容器谐振；或者高次谐波影响造成电容器放电线圈二次响应时间差异引起电容器差压保护动作。由此可见，高次谐波的产生严重的影响了变电设备的正常运行，严重的还会引发系统运行的安全事故。

3提高牵引变电设备运行稳定性的相关策略

提高牵引变电设备运行稳定性的相关策略，具体内容体现如下：

3.1缩短判断故障时间

缩短判断故障时间，能够使牵引变电设备所出现故障获得快速及时解决，这对于确保牵引变电设备运行稳定性是十分有利的。文字警告是故障提醒的一种有效方式，在后台机界面之上，主接线占据大多位置，牵引变电设备故障信息通常都会在主接线图下方弹出，其信息显示为较近三次，所以相关工作人员可根据文字警告内容，对故障作出准确判断，以采用行之有效的策略，实现对牵引变电设备故障的有效解决，使牵引变电设备运行的稳定性可以获得保障。要注意的是，警告信息有時会较多，难以对繁杂的信息内容进行高效筛选，因此要对先筛选出的有价值信息予以关注，让其能够作为判断牵引变电设备故障的主要依据。另外，还可以借助自带软件、虚拟光字牌等对后台实施处理，以提升筛选信息的效率，从而在最大限度上缩短故障判断时间，使故障能够得以及时排除。

3.2遵循良好管理原则

若想使牵引变电设备日常检测工作得以有效落实，则务必要遵循良好的管理原则，让相关工作人员能够针对牵引变电设备，进行细致的检测，以向上级及时报告设备实际状况。对此，应对交接过程予以关注，接班、交班人员必须在相同时间实施交接，同时也必须为当面交接。细致来说，其一图版交接，它是指在交接时对设备运行图实施传递；其二是现场交接，即指在交接时，通过实物交接的方式对操作器、以及记录等实施交接，以确保对信息的良好传达。要注意的是，在值班时相关工作人员还应对系统设备实施定期检查，若遇特殊天气，还需增加检查的次数，保证设备运行状况的良好性，同时对于某些设备来说，还应做好相应的防护工作，以避免设备遭受损害，从而对牵引变电设备运行的稳定性加以保障。

3.3改善设备控制方式

以现如今情况来说，多数区所都无人看守，其运用的电源也多为27.5KV，以及10KV电源，后者电源在实际运用中，会受外界极大影响，因而时常会产生短路等故障，导致电源切换极为频繁。再者，该电源单相接地现象的产生也很是频繁，使得设备很容易出现烧毁状况，所以针对此情况，应对设备控制的方式予以改善，可以在10kv电源低压侧进行断相保护的加装，对电源实施闭锁，以避免频繁切电现象的产生。还应重视切换回路，进行延时装置的安装，尽量躲避线路重合闸、以及备投的时限。

3.4强化设备维护管理

强化设备维护管理，是对牵引变电设备运行稳定性的良好保障。对此，相关工作人员应对设备实施巡视，并且应遵照巡视卡来实施，相关工作人员若想进行单独巡视，则要通过相关部门的批转，方可开展巡视工作。另外，在巡视时工作人员绝不可做与巡视毫无干系的事情，若遇雷雨天气，务必要穿好绝缘靴，并与避雷针保持距离，以防止工作人员自身安全性受到威胁。再者，若发现高压设备具有接地问题时，工作人员也应与其保持距离，并做好相应的保护措施。对此，一方面应进行停电计划的设计，可以运用“先算后停”的方式，对停电予以良好安排，避免重复停电现象的发生，强化对整体计划的有效管理。另一方面应提高巡视质量，尤其是对于隐蔽工程来说，更应实施重点巡视，若发现故障存在，则应及时采用应对措施，使故障获得排除，从而真正实现对牵引变电设备的良好维护管理。

4结束语

受到高次谐波干扰后的变电设备不仅不能完成正常的牵引任务，还有可能引发严重的安全事故，所以我们应该认真分析高次谐波的产生原因，并有针对性的制定解决措施和计划，以保证变电设备的正常运行。

参考文献：

[1]罗凯宇.牵引网高次谐波谐振频率研究[D].北京交通大学，2016.

[2]褚晓锐.牵引供电系统微机保护动作行为统计与对策[D].西南交通大学，2007.

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