电力系统电源侧牵引负荷谐波的电压畸变分析

盛庆广

0 引言

电气化铁道具有运输能力大、行驶速度快、工作条件好等优点，是铁路运输现代化的主要方向。国内既有电气化铁道采用的电力机车，主电路一般为单相相控整流电路，在从电网吸取基波电流的同时还向电网注入可观的谐波电流，并在电力系统中产生谐波电压畸变。由于电气化铁道电能质量问题越来越受到人们的重视，研究不同牵引变压器接线方式下牵引负荷在电力系统中产生的谐波畸变问题有着十分重要的现实意义。

1 牵引负荷的特点

概括来讲，牵引负荷具有以下特点：（1）牵引负荷是移动着的、幅值频繁变化的特殊负荷。（2）牵引负荷是大功率的三相不平衡负荷。（3）牵引负荷是强非线性负载。

另外，牵引变电所供电能力是按照高峰负荷设计的，其平均负荷率较低，通常在20%左右，短时集中负荷特征也很明显。

2 基于实测数据的仿真统计分析方法

由于牵引负荷谐波的随机性，研究不同变压器接线方式对谐波向电力系统渗透的影响，特别是对电压总谐波畸变率的影响，只能依赖于基于实测数据的仿真统计。简单地采用某个或几个时刻的数据并不能给出可靠的结论。本文的思路是在建立包含外部电源、牵引变压器、并联补偿装置在内的三相模型基础上，采用馈线的一整天实测数据，包括基波和各次谐波的幅值和相位信息，作为电流源，计算牵引变电所高压侧的电压总谐波畸变率，对全天计算结果进行统计分析，以期获得有价值的结论。……