【正文】  參 考 文 獻(xiàn)[1] 吳競(jìng)昌,[M].北京:水利水電出版社,1988.[2] [M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1998.[3] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.[4] [J].鐵道學(xué)報(bào),1999,21(10):1~6.[5] 曹建猷 電氣化鐵道供電系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1983.[6] [M].重慶:重慶大學(xué)出版社,1991.[7] [J].電力建設(shè),1996(12):8~11.[8] [J].鄭州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,22(3):48~50.[9] ——牽引供電系統(tǒng)[M]. 北京:中國(guó)鐵道出版社,1988.[10][M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.。(2) 本文粗略介紹了牽引供電系統(tǒng)。對(duì)于牽引供電系統(tǒng)中高頻帶的諧波對(duì)系統(tǒng)的影響目前研究較少，而現(xiàn)場(chǎng)中高頻帶諧波確實(shí)對(duì)系統(tǒng)造成了一定危害，故本文對(duì)牽引供電系統(tǒng)中的諧波引起的諧波電流放大進(jìn)行了仿真分析。隨著網(wǎng)壓的增大，機(jī)車注入電網(wǎng)的諧波電流隨之下降。另外，經(jīng)仿真驗(yàn)證，機(jī)車整流電路的段數(shù)越高，其功率因數(shù)也越高，其他電力機(jī)車也有此結(jié)論。將牽引電動(dòng)機(jī)和平波電抗器組成的負(fù)載回路等效為一個(gè)電阻R、電感L和等效直流電壓E組成的串聯(lián)支路。以韶山4型機(jī)車為例，主電路采用大功率晶閘管與二極管組成的不對(duì)稱半控橋式整流電路(不等分三繞組，三段半控橋式整流調(diào)壓電路)。本文將研究現(xiàn)有交直型電力機(jī)車的主電路和牽引控制系統(tǒng)，建立整流電路各工作狀態(tài)下的模型。其傳動(dòng)系統(tǒng)的主電路為“交一直”型，即整流器加直流牽引電機(jī)。影響牽引供電系統(tǒng)諧波諧振點(diǎn)的主要因素有牽引網(wǎng)的單位長(zhǎng)阻抗和導(dǎo)納、牽引網(wǎng)長(zhǎng)度、機(jī)車位置、牽引變電所等值阻抗，當(dāng)機(jī)車向牽引網(wǎng)注入的諧波頻率等于或接近于牽引網(wǎng)的諧振點(diǎn)時(shí)就可能引起系統(tǒng)發(fā)生諧振。、分別為流向牽引變電所(SS)方向和分區(qū)所（SP）方向的牽引網(wǎng)電流。(a)為牽引供電系統(tǒng)原理圖，對(duì)其進(jìn)行等效，(b)所示，牽引網(wǎng)總長(zhǎng)為L(zhǎng)。例如12脈動(dòng)換流設(shè)備的非特征諧波(119次)取為相應(yīng)6脈動(dòng)換流設(shè)備水平的15%~25%(本文中統(tǒng)一取20%)；而脈動(dòng)換流設(shè)備的3及3的倍數(shù)次非特征諧波(15次)取為基波電流的1%左右。非特征諧波是由于整流設(shè)備控制角不均勻、供電電壓不平衡、系統(tǒng)三相阻抗不對(duì)稱、負(fù)荷波動(dòng)等因素引起的，其諧波次數(shù)不能像特征諧波那樣由脈動(dòng)數(shù)決定。1(對(duì)于三相12脈動(dòng)整流橋)次的諧波電流。整流負(fù)荷在實(shí)際運(yùn)行過程中，除產(chǎn)生特征諧波外，還產(chǎn)生非特征諧波，即諧波次數(shù)不是6K177。1，K=1，2，3，…12脈動(dòng)n=12K177。忽略變壓器勵(lì)磁支路的分流，則根據(jù)牽引變壓器的變比，可計(jì)算出注入電力系統(tǒng)的諧波電流，即 () () () 整流負(fù)荷諧波源模型工礦企業(yè)的大中容量整流負(fù)荷廣泛采用三相6脈動(dòng)和三相12脈動(dòng)整流橋，由于整流器的非線性而產(chǎn)生諧波。對(duì)于每一次諧波而言，它們均為正弦量，都可以用相量的形式表示出來，例如：A供電臂上第i臺(tái)機(jī)車的第n次諧波電流可以表示為 ()在圖中，設(shè)A供電臂上有N臺(tái)電力機(jī)車，則A供電臂上總的第n次諧波電流為 ()同理，B供電臂上總的第n次諧波電流為 () 牽引負(fù)荷注入系統(tǒng)的諧波電流牽引負(fù)荷是單相負(fù)荷，它注入系統(tǒng)的諧波電流在三相的分布是不對(duì)稱的，因此，必須分別計(jì)算每一相的諧波電流。由于供電臂的距離一般比較短，對(duì)于次數(shù)較低的諧波（一般19次以下），一般可以不考慮供電臂的分布參數(shù)特性。因此，在對(duì)電氣化鐵路牽引負(fù)荷進(jìn)行諧波分析時(shí)，認(rèn)為牽引負(fù)荷全部為SS3型電力機(jī)車。SS4型以后的電力機(jī)車一般采用多段橋式可控整流電流，完全實(shí)現(xiàn)了平滑調(diào)壓。SS1型電力機(jī)車采用二極管整流電路，通過調(diào)整機(jī)車變壓器的分接頭進(jìn)行電壓調(diào)整，以改變機(jī)車行駛速度。 電氣化鐵路牽引供電示意圖 電力機(jī)車諧波分析電氣化鐵路牽引負(fù)荷主體是電力機(jī)車，因此，分析電氣化鐵路牽引負(fù)荷諧波情況，就必須首先分析電力機(jī)車的諧波特性。另外，當(dāng)只有一個(gè)供電臂有機(jī)車時(shí)，牽引變壓器帶的是單相負(fù)荷，當(dāng)兩個(gè)供電臂有機(jī)車時(shí)，牽引變壓器帶的是兩相負(fù)荷。電力機(jī)車為了調(diào)速方便，一般采用直流電動(dòng)機(jī)，但向機(jī)車供電的供電臂提供的是交流電，因此電力機(jī)車上需要整流裝置，把交流電轉(zhuǎn)換為直流電。牽引網(wǎng)電壓水平較好較差最好牽引網(wǎng)電能損失~5%7~8%2~3%防干擾特性最差良好良好維護(hù)管理最少較多最多牽引網(wǎng)造價(jià)最少較大最大4 鐵路牽引供電系統(tǒng)諧波分析我國(guó)電氣化鐵路大多采用所謂的“BT”供電方式，來自電力系統(tǒng)的電源一般是100KV或220KV輸電線路。由接觸懸掛、鋼軌、回流線和吸流變壓器組成由接觸懸掛、鋼軌、自耦變壓器、正饋線和保護(hù)組成。(2) 供電方式比較 BT與AT供電方式比較供電方式直供BTAT供電臂(km)25~302045~50牽引網(wǎng)阻抗(Ω/km)~~~牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)由接觸懸掛、鋼軌組成。自耦變壓器為低阻抗變壓器，即低漏磁變壓器，其具有漏磁低，相應(yīng)渦流損耗、結(jié)構(gòu)損耗低，空載電流小，無功損耗低，體積小，重量輕，節(jié)省材料等特點(diǎn)。電力機(jī)車負(fù)荷接在接觸線和鋼軌之間，由25kV電壓供電。，l代表接觸網(wǎng)，2代表鋼軌，3代表正饋線。采用AT供電方式的牽引網(wǎng)，簡(jiǎn)稱為AT牽引網(wǎng)；采用AT供電方式的電牽引供電系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為AT電牽引供電系統(tǒng)。 牽引網(wǎng)BT供電方式的原理圖AT供電方式在實(shí)行交流電氣化的前期，在牽引網(wǎng)中普遍應(yīng)用了BT供電方式。這樣就極大地減弱了周圍的磁場(chǎng)，從而使?fàn)恳娏髟卩徑耐ㄐ啪€中的影響大大減弱。采用吸流變壓器后，只有吸流變壓器原邊的激磁電流仍流經(jīng)軌道和大地，但這個(gè)電流數(shù)量很小[9]。回流線通常就懸掛在鐵路沿線的接觸網(wǎng)支柱外側(cè)的橫擔(dān)上。BT供電方式牽引網(wǎng)中架設(shè)吸流變壓器一回流線，可使?fàn)恳娏餮鼗亓骶€流回牽引變電所而不經(jīng)由軌道和大地，其原理可示于圖。對(duì)通信線的防護(hù)，可以采用將通信線遷移或改用屏蔽電纜的方法，但在通信線甚多的地區(qū)，由于通信改造投資過大，適宜采用治本的方法，從牽引網(wǎng)本身中采取措施。這樣，在必要時(shí)，也可在分界點(diǎn)設(shè)置分區(qū)亭，將供電分區(qū)連通，由一個(gè)牽引變電所越區(qū)供電，或?qū)嵭袃蛇吂╇?。兩牽引變電所之間相鄰的兩個(gè)接觸網(wǎng)供電臂相互絕緣，電力機(jī)車只從一個(gè)牽引變電所取用電流。我國(guó)電氣化單線區(qū)段牽引網(wǎng)普遍采用單邊供電方式，即接觸網(wǎng)供電分區(qū)由牽引變電所從一邊供電。長(zhǎng)鋼軌每根長(zhǎng)25m。鋼軌重量一般采用50kg／m，某些支線和運(yùn)量較小的區(qū)段采用43kg／m，大運(yùn)量的干線區(qū)段逐步采用60kg／m。接觸導(dǎo)線大都用鋼鋁合金導(dǎo)GLCA。牽引電流經(jīng)由接觸網(wǎng)供給電力機(jī)車，然后沿軌道和大地流回牽引變電所。這種三相一兩相接線式變壓器的突出優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)兩個(gè)供電臂上的饋線電流相等時(shí)，一次側(cè)的三相電流對(duì)稱，從而大為降低了三相系統(tǒng)的不對(duì)稱狀態(tài)。變壓器原邊接BC相；變壓器一端接A相，另一端接到原邊的中點(diǎn)。(3) 三相一二相牽引變電所這種變電所通常把兩臺(tái)單相變壓器接成斯柯特(Scott)接線，或稱T接線。另外，單相接線負(fù)序電流也較大。且由于兩臺(tái)變壓器并列，供電可靠性比V/V接線牽引變電所提高。牽引負(fù)載對(duì)電力系統(tǒng)而言屬于純單相負(fù)載。變壓器副邊一端接軌道地回路，另一端接入接觸網(wǎng)。兩臺(tái)變壓器并列，接線完全相同。此時(shí)，地區(qū)三相電力供應(yīng)中斷，變電所三相自用電必須改由劈相機(jī)或單一三相自用變壓器來承擔(dān)。當(dāng)一臺(tái)變壓器因故停電時(shí)，另一臺(tái)必須跨相供電，即兼供左右兩邊供電分區(qū)的牽引網(wǎng)。v／v接線的單相牽引變電所在正常運(yùn)行時(shí)，變電所牽引側(cè)保持三相，所以可用來供應(yīng)變電所自用電和地區(qū)三相負(fù)載。 V/V接線時(shí)的原理電路圖v／v接線的單相牽引變電所一般采用容量相同的兩臺(tái)變壓器。左邊供電分區(qū)的牽引網(wǎng)由bc相供電，右邊由ca相供電。兩臺(tái)變壓器作V/。其中的單相牽引變壓器常采用V接線和單相接線。采用三相變壓器供應(yīng)單相牽引負(fù)載也有缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)為變壓器容量不能得到充分利用及高壓側(cè)負(fù)荷不平衡等。三相牽引變電所的優(yōu)點(diǎn)是變壓器牽引側(cè)保持三相，因而有利于供應(yīng)牽引變電所三相自用電和地區(qū)三相電力。 Y／△—ll接線時(shí)的原理電路圖變壓器副邊c端接軌道地回路，由ac相和bc相分別供應(yīng)左、右兩邊供電分區(qū)的牽引網(wǎng)。目前我國(guó)采用的工頻單相交流制牽引變電所，按其中牽引變壓器的接線方式不同可分為三相牽引變電所、單相牽引變電所和三相一二相牽引變電所。下面將分別介紹牽引變電所和牽引網(wǎng)的情況[7]。完成對(duì)電力機(jī)車供電的屬于鐵路部門管轄的裝置稱為電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為電牽引供電系統(tǒng)。主要闡述電牽引供電系統(tǒng)的一些基本概念和相關(guān)知識(shí)，并說明為何要研究采用自耦變壓器供電方式的電牽引供電系統(tǒng)。單相整流負(fù)荷在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)只產(chǎn)生奇次諧波，只在涌流中含有偶次諧波。電氣化鐵道是為數(shù)不多的高壓用戶，其任一次諧波都通過高壓系統(tǒng)向全網(wǎng)滲透，不受變壓器接線方式的阻礙。諧波向量可在復(fù)平面4個(gè)象限上廣泛分布。牽引供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波電流隨基波負(fù)荷劇烈波動(dòng)，且范圍很大。雖然我國(guó)鐵路的供電系統(tǒng)均采用兩相供電制，但兩相負(fù)荷相關(guān)性很小，通常認(rèn)為兩臂負(fù)荷是獨(dú)立的。隨著運(yùn)營(yíng)能力和各類負(fù)荷的增加，作為高壓?jiǎn)蜗喾蔷€性負(fù)載的電氣化鐵道，已成為引起電力系統(tǒng)諧波污染的主要諧波源之一。因此，在目前電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行綜合治理的過程中，有效進(jìn)行無功補(bǔ)償、減少負(fù)序電流的影響以及抑制諧波已成為研究和應(yīng)用的三個(gè)重要技術(shù)課題。我國(guó)現(xiàn)行的電力機(jī)車主要是交直型的。采用有源一無源混合濾波器方案，可充分發(fā)揮LC無源濾波器和APF各自的優(yōu)勢(shì)，盡量減小APF的容量，解決了絕緣和最佳投資問題，對(duì)于電氣化鐵道牽