高次谐波放大及其抑制措施

陈忠革，周福林，李 鑫，赵元哲

0 概述

牵引网是由若干导线组成的多导体传输线，具有分布电容，在一定频率下牵引网分布电容和串联分布阻抗、变压器阻抗以及电源阻抗发生某种形式上的共振是一种必然现象。当电力机车的电流频谱与牵引网谐振频率发生重叠并电流达到一定幅值时，则会激发牵引网高次谐波共振。

一般情况下，牵引网的谐波共振频率在19次以上，对于一般普速铁路而言，其电力机车主要采用相控技术，其电流频谱主要分布在13次以下，与牵引网发生共振的可能性很小。而基于交-直-交技术的电力机车的谐波分布更加广泛，主要集中在19次以上，这与牵引网的共振频率基本一致。因此，高次谐波共振将成为未来电气化铁路面临的重要问题的结论，已被高速铁路系统中发生的多起谐波共振现象所证实。

1 事故分析

从2009年到2011年10月，沈阳铁路局累计投入HXD3交-直-交型电力机车322台。2011年5—9月，沈阳铁路局管内沈山线大虎山、双羊店等牵引变电所多次发生电容器熔丝熔断、沈大线鞍山至小乐屯间接触网上玻璃钢绝缘子发生大批炸裂损坏等现象。2011年10月17日沈阳铁路局管内立山牵引变电所电容器爆浆；2011年10月20日沈阳铁路局管内大石桥牵引变电所及四平牵引变电所再次发生电容器爆浆事故。这几起事故严重威胁沈阳铁路局所属电气化线路的安全运行并造成巨大经济损失。

图 1为双羊牵引变电所变压器二次侧谐波电流的监控数据，从图1可以看到27次谐波的幅值比达到 7.2%，远大于高次谐波的正常范围，存在着谐波放大的现象。……