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1、兰州交通大学调研报告年级：2008 （春）级专业：电气化铁道技术层次：咼升专姓名:贾立友兰州交通大学2010年 3 月 20 日兰州交通大学调研单位评议表年级08春层次高升 专专业电气化铁道技术姓名贾立友调研 单位牡丹江供电段调研起止时间2010年1月16日一3月20日调研单位意见该同志针对牡丹江供电段横道河子电力车间多次发生谐振现象，选准调 研课题，主动到牡丹江供电段横道河子配电所及治山至杜草间自闭线2627 号杆，对谐振问题进行了系统的现场调查分析。虚心向技术员和值班人员进 行学习，调研建议及措施可行.调研单位盖章2010年3月23日此表由学员所在调研单位填写兰州交通大学调研报告成绩评议年
2、级08春层次高升 专专业电气化铁道技术姓名贾立友关于对牡丹江供电段横道河电力车间多次发生谐振的调研报告成绩评定:评阅教师:关于对牡丹江供电段横道河电力车间多次发生谐振的调研报告我经过 2个月的时间对牡丹江供电段横道河子电力车间，在2008 年11月 18日到2008 年 12 月 2 日期间发生 14 次 10KV 中性点不接地电力系统谐振事故进行了调研。通过这次 的调研活动使我对谐振知识有了更深一步的了解。这对我以后的工作学习有很大的帮助。调查目的：针对牡丹江供电段横道河子电力车间多次发生谐振现象,对其找原因，并制定一些解决 问题的方法。调查方法：1、翻阅牡丹江供电段横道河子电力车间的历史资
3、料看看是否有发生过类似的现象及一些 相关的数据。2、对技术员和值班人员进行咨询，已找到发生谐振时的一些数据。3、对常发生谐振地段进行勘察，并对其为什么经常发生谐振找出原因。调查内容及过程：牡丹江供电段横道河子配电所自2008年11月18日、19日、12月2日发生 14次 10KV中性点不接地电力系统谐振故障。在2008年12月2日的10次谐振中，有5次在治 山下行接近条件线中感应出过电压，烧损2537和2551部分电务极频设备,影响19列次列 午正常运行,给铁路运输生产带来极大干扰.2008 年 12 月 12 日我来到牡丹江供电段横道河子配电所及治山至杜草间自闭线 2627号杆，对谐振问题进
4、行了系统的现场调查分析。1、谐波产生的基本原理电网在正常情况下，电压随时间作周期变化，呈正弦规律.正弦形的基波周期函数在进 行加、减、微风和积分等运算时，其结果仍保持正周期函数的特点.但由于非线性负荷的影响,使正弦波形发生畸变，其形状可用一系列与基波频率整数倍 的不同频率的正弦波形叠加而成。这些为基波频率整数倍的高次频率波，统称为谐波或高 次谐波。非线性负荷及整数性负荷产生谐波的基本原理如下:(1) 非线性负荷。交流电网中的谐波主要是由于非线性特性的负荷引起的。正常情况 下，供电电压为纯正弦量,若供电给线性的纯电阻性负荷，则电压和电流具有相同的正弦 波形。若纯正弦电压供电给非线性的纯电阻性负荷
5、,即电阻随时间在变化，则电流的波形 发生畸变。将非线性负荷的电流波形进行傅立叶分解，可以得到一系列的谐波与正弦基波.(2) 整流性负荷.整流性负荷产生谐波的机理，主要基于进行电能交换的装置是由 半导体非线性元件组成的。这些半导体非线性元件可控或不可控地轮流导通和关断，尽管 由于电感地存在使这一过程并未产生突变，但造成了交换电源交流回路的波形强行发生了 变化,使得正弦波形产生畸变。2、简单的铁磁谐振电路中谐振原因分析:简单的说，谐振是在R、C和铁芯电感L电路中，假设在正常运行条件下，其初始状 态是感抗大于容抗，即wL(1/wC)，此时不具备线性谐振条件，回路保持稳定状态。但 当电源电压有所升高时
6、，或电感线圈中出现涌流时，就有可能使铁芯饱和，其感抗值减小, 当 wL= ( 1 / wC ) ，满足了串联谐振条件，在电感和电容两端便形成过电压，回路电流的相 位和幅值会突变，发生磁振现象.这个过程为铁磁谐振状态，谐振旦形成，谐振状态 可能“白保持”，维持很长时间而不衰减，直到遇到新的干扰改变其谐振条件谐振才可能 消除。3、电力系统铁磁谐振产生的条件 在工业和生活用电负载中，阻感负载占有很大的比例。异步电动机、变压器、荧光灯 等都是典型的阻感负载。异步电动机和变压器所消耗的无功功率在电力系统所提供的无功 功率中占有很高的比例.电力系统中的电抗器和架空线等也消耗一些无功功率。阻感负载 必须吸收
7、无功功率才能正常工作，这是由其本身的性质所决定的。电力电子装置等非线性 装置也要消耗无功功率，特别是各种相控装置.如相控整流器、相控交流功率调整电路和周 波变流器，在工作时基波电流滞后于电网电压，要消耗大量的无功功率。另外这些装置也 会产生大量的谐波电流，谐波源都是要消耗无功功率的.二极管整流电路的基波电流相位 和电网电压相位大致相同，所以基本不消耗基波无功功率。但是它也产生大量的谐波电流， 因此也消耗一定的无功功率。随着电力电子装置的应用日益广泛，也使得电力电子装置成为最大的谐波源。在各种 电力电子装置中，整流装置所占的比例最大.常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控整流 电路或二极管整流电路，
8、其中以三相桥式和单相桥式整流电路为最多。带阻感负载的整流 电路所产生的谐波污染和功率因数滞后已为人们所熟悉.直流侧采用电容滤波的二极管整 流电路也是严惩的谐波污染源。这种电路输入电流的基波分量相位与电源电压相位大体相 同，因而基波功率因数接近1。但其输入电流的谐波分量却很大，给电网造成严重污染，也 使得总的功率因数很低。另外，采用相控方式的交流电力调整电路及周波变流器等电力电 子装置也会在输入侧产生大量的谐波电流.电力系统中计多元件是属于电感性的或电容性的如电力变压器、互感器、发电机、消 弧线圈为电感元件,补偿用的并或串联电容器组、高压设备的寄生电容为电容元件，而线 路各导线对地和导线间既存在
9、纵向电感又存在横向电容，这些元件组成复杂的 LC 震荡回 路，在一定的能源作用下，特定参数配合的回路就会出现谐振现象。4、中性点不接地系统铁磁谐振产生的原因为了监视绝缘，变配电所的母线上通常接有Yo接线的电磁式电压互感器，由于接有Y0 接线的电压互感器，网络对地参数除了电力导线和设备的对地电容CO外，还有互感器的励 磁电感L由于系统中性点不接地，Y0接线的电磁式电压互感器的高压绕组，就成为系统 三相对地的唯一金属通道.电力谐波的危害主要表现有以下几方面：(1) 影响供配电系统的运行.在供配电系统中的电力变压器、 电力线路、驱动装置等通常采用继电保护措施，其检 测部分常采用电磁式继电器、感应式继
10、电器和晶体管集成电路型继电器.其中电磁式继电 器、感应式继电器对含量在10%以下的谐波并不敏感，但谐波含量达到40%时将导致继电 器保护系统误动作。晶体管集成电路继电器具有许多优点，是今后发展方向，但其采用的 整流取样电路易受到谐波的影响，产生拒动或误动。另外，有些继电器由于电路设计的原 因也会在谐波过大的情况下改变特性，从而使其产生拒动或误动。 因此，谐波的泛滥将 会严重威胁供配电系统安全、可靠、稳定的运行。(2) 增加供配电系统的附加损失 在低压供配电系统中，接有大量的变流设备和计算机设备，它们将产生大量的谐波，其中3、5 次谐波最大，3 次谐波在低压供配电系统的中性线直接叠加，将导致中线
11、或保护中 线上的电流大大超过相电流，如此会使过热，损坏绝缘，引起事故。(3) 影响供配电系统设备和用电设备的正常工作我国供配电系统设备和用电设备设计时均以50HZ正弦波为额定条件，如谐波过大将会 导致额定工作点偏移，造成设备的功能不能正常发挥，或者非正常运行，甚至损坏. 如变压 器和电动机在谐波的作用下会产生附加损失、过热、机械振动、噪声以及过电压等；电力 电容器，电抗器和电力电缆等都会在谐波过大时过热，甚至烧坏；断路器、自动开关、 接 触器是供配电系统中受谐波危害最大的设备，因为电容器的容抗与频率成反比，在高次谐 波作用下，因电容器n次谐波容抗是基波容抗值的1/n,即使谐波电压值不是很高，因
12、电流波 形畸变加剧，也可产生显著的谐波电流，造成电容器过电流。此外，由于电容器容抗与谐 波阻抗或负载阻抗在一定参数配合下可能产生谐波，从而放大谐波电流，产生极大的过电 流将电容器烧坏。(4) 影响电力测量和电能计量的准确性 我国的电力测量与电能计量仪表大多数采用电磁型、电动型、磁电型和感应型几种. 其中电磁型和电动型对谐波不是很敏感， 但磁电型和感应型受谐波的影响较大，特别是 电能仪表多采用感应型,在谐波分量较大时，会产生电能计量的混乱。(5) 对自动控制系统等其他系统的干扰与危害 在电力系统中的企业的生产过程多为自动控制的生产系统，其中包括计算机、继电器 回路、网络系统、电信系统等 ,电力电
13、路通过电磁感应、静电感应和传导等几种方式耦合 到这些系统中,而对这些系统产生极大的干扰，从而危害这些系统的正常运行,同时也会损 坏这些系统的元器件。 电磁感应、静电感应的耦合程度与干扰源的频率成正比。 谐波具 有较高的频率，故谐波的干扰将大大超过基波的干扰.在谐波情况下.有大量不平衡电流流 入接地极，从而干扰弱电系统铁磁谐振对电力系统安全运行的影响1、中性点不接地系统中，其运行方式的主要特点是单相接地允许维持定的时间， 一般为 2h 不致于引起用户断电。2、在发生谐振时，电压互感器一次励磁电流急据增大，使高压熔丝熔断。3、产生高零序电压分量,出现虚幻接地和不正确的接地指示。4、在发生谐振时，谐
14、振的电力线路会对邻近的其他电路产生感应过电压，特别是对 弱电线路影响最大,距离越近，感应过电压越高。牡丹江供电段横道河子电力车间发生谐振分析1、对牡丹江供电段横道河子电力车间在2008 年11 月 18 日到12 月 2日发生谐振的 次数统计经统计自2008年11月18日至12月2日共发生3天计13次的10KV中性不接地电 力系统谐振故障。在2008年12月 2日的 9次谐振中，有4次在治山下行接近条件线中感 应出过电压，烧损2537和2551部分电务极频设备。其中2008年11月18日2次；2008 年11月 19日 2次； 2008年12月 2日 10次，合计14次.2、谐振时诱发原因分析
15、 把每次谐振时可能诱发的电力系统的六种实时参数进行了统计和分析。推论出可能影响出现系统谐振临界点的参数。参数统计分析表序号写真发生时 间配盘 运行 方式有功KW无功（指 示值）KVAR功率因 数电容是 否投运调压器 （主变） 档位与电务 设备故 障时间1200811-1809： 33： 26正常240498是4档22008111812： 01： 09正常1301389是4档32008-11-1908： 05： 55正常80-592是4档42008-11-1908:37:56横海 贯停90991否4档5200811-1908:05： 55正常160889否4档相同62008-111908： 05： 55正常160890否4档72008-11-1908： 05： 55正常180990否4档82008-111908： 05:55正常160890否4档相差16分92008-11-1908： 05： 55
