电气化铁路电能质量及其综合补偿技术.ppt

电气化铁路电能质量及其综合补偿技术 西南交通大学电气工程学院 贺建闽 2006年11月 谐波污染对电网及用户的主要影响 造成电网功率损耗增加，线路和设备过热； 引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电力设备损坏； 造成电力变压器、电力电缆、电动机设备发热，电容器损坏、绝缘材料老化、延长断路器灭弧时间； 造成继电保护和自动装置误动作； 增大磁场干扰，影响电子仪表和通信系统的正常工作，降低通信质量。 降低电能计量的准确度。 国外电力专家对谐波标准的认识 (1) 谐波标准制定受经验影响，各国的经验都是在谐波问题长期研究和治理过程中逐步积累的，各国形成谐波标准时考虑的因素也是多样化的，很少有标准是完全建立在对系统特性的详细理论研究基础上，所以标准在形式上大多是趋于经验和保守的。 (2) 各国在制定谐波标准时，充分考虑了本国电力系统的特殊性以及多种关注因素。不同国家的标准，例如英国和新西兰标准，存在较大差异也是正常的。 脱离各国背景，评论不同国家标准优劣是没有意义的;同样,不了解本国实际情况套用他国标准也是不妥的。 (3) 各国谐波标准反映的是当前时期本国电网和非线性用户之间达成的平衡或妥协，所以谐波标准不是永久不变的，谐波标准的执行也不是僵硬的。 (4) 用户在谐波标准下的权益应予充分关注。 我国自20世纪80年代起开展电力谐波研究，并已取得众多基础性成果。 谐波国家标准GB/T 14549-93《电能质量 公用电网谐波》自1994年3月起开始实施。 基于IEC 61000-3-6技术文件的国家标准化指导性技术文件GB/Z 17625.4-2000 《电磁兼容 限值 中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》也于2000年12月颁布。 谐波国家标准GB/T 14549-93规定的公用电网谐波电压（相电压）标准如下表所示。 在基准短路容量下，注入各级电网公共连接点的谐波电流允许值如下表所示。 根据 GB/T 14549-93，电网公共连接点第h次谐波电压含有率HRUh按下式计算 式中，Ih为注入电网公共连接点的总h次谐波电流，A；h为谐波次数；Sk为公共连接点的三相短路容量，MVA；UN和UL分别为公共连接点的额定相电压和线电压，kV。 上式表明，如果非线性负荷较小，即Ih足够小或系统三相短路容量Sk足够大，都可以将谐波电压控制在国标规定的范围内。 在同样牵引负荷条件下，进入高一级电网，例如220kV系统，由于电网供电能力的提高，有助于改善谐波状况。 同样的牵引负荷在不同的电网中，谐波表现不同，在较强电网，情况往往较好。 平果变A相电压总谐波畸变率 田东变A相电压总谐波畸变率 典型案例：南昆电气化铁道广西境内由南宁电网和百色地区电网供电，南宁电网主要由广西主网供电，百色地区电网则由广西电网一部分以及地方小水电、小火电厂联合供电。 平果和田东变电所相邻，地理情况和铁路运量相当。由于百色电网容量较小，所以田东变电所谐波电压情况较平果变电所严重得多。 洛阳东牵引变电所谐波测试实例： 河南电网较强大。该时段内，最大电压综合畸变率为2.62%；95% 概率大值为 1.89%，符合谐波国标要求。 左图为丰台供电段雁翅牵引变电所电压总谐波畸变率测试数据，其谐波状况与江油变相当。 右图为绵阳供电段江油牵引变电所电压畸变率测试数据，95%概率值为2.17%，表明谐波电压部分超标。 田林变110kV侧A相电压总谐波畸变率 百色变110kV侧A相电压总谐波畸变率 田东变110kV侧A相电压总谐波畸变率 平林变110kV侧A相电压总谐波畸变率 南－昆电气化铁路百色电网谐波电压测试情况 在电气化铁道谐波评估方面，我国电力和铁路部门长期以来存在较大争议。 谐波国标GB/T 14549-93《电能质量 公用电网谐波》对各级用户制定了详细的各次谐波电流测量评估标准，但对用户端口的谐波电压评估没有作明确说明。 GB/Z 17625.4-2000对各级用户详细规定了谐波电压限值制定和考核方法，但其认为“即使其目的在于限制网络中的谐波电压，最好是对畸变设备规定谐波电流限值”。 英、美、加拿大等国对电气化铁路侧重谐波电压考核。 综合考虑国内外经验，我国铁路专家认为对电气化铁路谐波考核应主要针对谐波电压，采用总量控制方法，以电铁总谐波电压畸变率作为谐波限值，不再对各次谐波电流进行评估。 铁路专家认为牵引变电所作为电气化铁路谐波源头，如果控制其110 kV（或220 kV）母线总谐波电压畸变率不超标，那么连接它的公共连接点的总谐波电压畸变率必然不会超标。 谐波治理中值得关注的现象：背景谐波电压 2