高次諧波過(guò)電壓對(duì)牽引變電設(shè)備的影響

李浩李

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，電網(wǎng)行業(yè)也得到顯著的發(fā)展和壯大。通常情況下，電網(wǎng)系統(tǒng)中常含有高次諧波，這將可能導(dǎo)致變壓器設(shè)備中鐵心飽和，使其產(chǎn)生的噪聲提高，鐵心突然發(fā)燙，對(duì)整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。鑒于此，文章重點(diǎn)就高次諧波過(guò)電壓對(duì)牽引變電設(shè)備的影響及控制對(duì)策進(jìn)行研究分析，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高次諧波；過(guò)電壓；變電設(shè)備；影響

在電網(wǎng)系統(tǒng)中，一般會(huì)存在高次諧波分量，這將在很大程度上可能導(dǎo)致鐵心飽和狀況發(fā)生，使其產(chǎn)生的噪聲值提升，鐵心的熱量在短時(shí)間內(nèi)上升，影響整個(gè)設(shè)備的正常順利運(yùn)行。對(duì)此，應(yīng)對(duì)故障發(fā)生的原因進(jìn)行分析，并且采取正確合理的措施進(jìn)行有效的解決。

1牽引供電系統(tǒng)產(chǎn)生高次諧波過(guò)電壓的原因

諧波是指頻率為基波諧波整數(shù)倍的一種正弦波，因?yàn)樵陔娏ο到y(tǒng)中經(jīng)常有一些設(shè)備和負(fù)荷存在非線性特性，也就是所負(fù)載的電壓與產(chǎn)生的電流成非線性的關(guān)系從而造成波形畸變。牽引供電方式產(chǎn)生非正弦畸變波產(chǎn)生的原因有三類：第一，機(jī)車降壓變?cè)跈C(jī)車運(yùn)行過(guò)程中過(guò)分相時(shí)斷電又帶電產(chǎn)生勵(lì)磁涌流；第二，直流牽引機(jī)車整流回路采用晶閘管整流，控制極靠導(dǎo)通角輸出脈沖調(diào)節(jié)直流輸出電壓、電流的質(zhì)量，交流正弦波不能被全波吸收，殘留波對(duì)正弦波沖擊；第三，有源逆變即再生制動(dòng)和直流電機(jī)在發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，慣性機(jī)械力產(chǎn)生電勢(shì)。

2高次諧波對(duì)變電設(shè)備的危害

由于變電設(shè)備對(duì)于電磁波的感應(yīng)靈敏度較高，所以一旦機(jī)車牽引的過(guò)程中產(chǎn)生高次諧波，就會(huì)嚴(yán)重的危害變電設(shè)備的正常運(yùn)行，下面將結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，列舉幾種常見(jiàn)危害：第一，當(dāng)高次諧波對(duì)設(shè)備性能的影響。當(dāng)高次諧波中的電流超過(guò)一定限度時(shí)會(huì)引起變壓器、電動(dòng)機(jī)損失增大，產(chǎn)生過(guò)熱；高次諧波電壓還能引起設(shè)備異常震動(dòng)，繼電器保護(hù)誤動(dòng)，計(jì)量誤差大，晶閘管裝置失控和影響通訊質(zhì)量；高次諧波電流、電壓更容易使電力電容器產(chǎn)生嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷和諧振，致使設(shè)備損壞；第二，高次諧波對(duì)交直流屏影響。充電模塊的輸入端為橋式整流部分，對(duì)諧波電壓的擬制功能較差，完全由濾波電解電容來(lái)承受。直流盤一般只對(duì)3、5、7次諧波設(shè)置了濾波裝置，對(duì)交直交機(jī)車產(chǎn)生的高次諧波無(wú)法濾除。當(dāng)高次諧波電壓直接疊加在充電模塊、交流盤燈具、接觸器、繼電器等元器件上因長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行造成發(fā)熱而損壞；第三，高次諧波對(duì)對(duì)避雷器的影響。HXD機(jī)車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量的20次以上高次諧波，當(dāng)接觸網(wǎng)阻抗參數(shù)與機(jī)車參數(shù)匹配時(shí)造成了諧波電流放大，發(fā)大了的諧波電流引起電壓畸變，畸變的電壓進(jìn)一步使機(jī)車諧波電流增大，形成了一個(gè)類似于正反饋的互相激勵(lì)過(guò)程，很快時(shí)接觸網(wǎng)形成諧振過(guò)電壓，引起避雷器泄露電流增大，曾在某段避雷器因內(nèi)部發(fā)熱而引起爆炸7次；第四，高次諧波對(duì)電容器的影響。在由于整流負(fù)荷的影響，常使變電所母線中高次諧波電流增加，使母線電壓波形畸變，并聯(lián)電容器將使母線電壓高次諧波成分增加，高次諧波的存在將使容抗下降，產(chǎn)生較大的高次諧波電流，使電容器組嚴(yán)重過(guò)流。對(duì)諧波造成電容器差壓保護(hù)動(dòng)作分析，即某段共發(fā)生17次并電容差壓保護(hù)跳閘，跳閘時(shí)供電臂上均有HXD1C或HXD機(jī)車運(yùn)行。通過(guò)對(duì)跳閘數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，并電容跳閘時(shí)諧波電流含量最低10.7%，最高77.8%。諧振源是HXD機(jī)車。因機(jī)車運(yùn)行產(chǎn)生的3次、5次、7次、諧波或20次以上高次諧波引起電容器諧振；或者高次諧波影響造成電容器放電線圈二次響應(yīng)時(shí)間差異引起電容器差壓保護(hù)動(dòng)作。由此可見(jiàn)，高次諧波的產(chǎn)生嚴(yán)重的影響了變電設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行的安全事故。

3提高牽引變電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的相關(guān)策略

提高牽引變電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的相關(guān)策略，具體內(nèi)容體現(xiàn)如下：

3.1縮短判斷故障時(shí)間

縮短判斷故障時(shí)間，能夠使?fàn)恳冸娫O(shè)備所出現(xiàn)故障獲得快速及時(shí)解決，這對(duì)于確保牽引變電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性是十分有利的。文字警告是故障提醒的一種有效方式，在后臺(tái)機(jī)界面之上，主接線占據(jù)大多位置，牽引變電設(shè)備故障信息通常都會(huì)在主接線圖下方彈出，其信息顯示為較近三次，所以相關(guān)工作人員可根據(jù)文字警告內(nèi)容，對(duì)故障作出準(zhǔn)確判斷，以采用行之有效的策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引變電設(shè)備故障的有效解決，使?fàn)恳冸娫O(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性可以獲得保障。要注意的是，警告信息有時(shí)會(huì)較多，難以對(duì)繁雜的信息內(nèi)容進(jìn)行高效篩選，因此要對(duì)先篩選出的有價(jià)值信息予以關(guān)注，讓其能夠作為判斷牽引變電設(shè)備故障的主要依據(jù)。另外，還可以借助自帶軟件、虛擬光字牌等對(duì)后臺(tái)實(shí)施處理，以提升篩選信息的效率，從而在最大限度上縮短故障判斷時(shí)間，使故障能夠得以及時(shí)排除。

3.2遵循良好管理原則

若想使?fàn)恳冸娫O(shè)備日常檢測(cè)工作得以有效落實(shí)，則務(wù)必要遵循良好的管理原則，讓相關(guān)工作人員能夠針對(duì)牽引變電設(shè)備，進(jìn)行細(xì)致的檢測(cè)，以向上級(jí)及時(shí)報(bào)告設(shè)備實(shí)際狀況。對(duì)此，應(yīng)對(duì)交接過(guò)程予以關(guān)注，接班、交班人員必須在相同時(shí)間實(shí)施交接，同時(shí)也必須為當(dāng)面交接。細(xì)致來(lái)說(shuō)，其一圖版交接，它是指在交接時(shí)對(duì)設(shè)備運(yùn)行圖實(shí)施傳遞；其二是現(xiàn)場(chǎng)交接，即指在交接時(shí)，通過(guò)實(shí)物交接的方式對(duì)操作器、以及記錄等實(shí)施交接，以確保對(duì)信息的良好傳達(dá)。要注意的是，在值班時(shí)相關(guān)工作人員還應(yīng)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備實(shí)施定期檢查，若遇特殊天氣，還需增加檢查的次數(shù)，保證設(shè)備運(yùn)行狀況的良好性，同時(shí)對(duì)于某些設(shè)備來(lái)說(shuō)，還應(yīng)做好相應(yīng)的防護(hù)工作，以避免設(shè)備遭受損害，從而對(duì)牽引變電設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性加以保障。

3.3改善設(shè)備控制方式

以現(xiàn)如今情況來(lái)說(shuō)，多數(shù)區(qū)所都無(wú)人看守，其運(yùn)用的電源也多為27.5KV，以及10KV電源，后者電源在實(shí)際運(yùn)用中，會(huì)受外界極大影響，因而時(shí)常會(huì)產(chǎn)生短路等故障，導(dǎo)致電源切換極為頻繁。再者，該電源單相接地現(xiàn)象的產(chǎn)生也很是頻繁，使得設(shè)備很容易出現(xiàn)燒毀狀況，所以針對(duì)此情況，應(yīng)對(duì)設(shè)備控制的方式予以改善，可以在10kv電源低壓側(cè)進(jìn)行斷相保護(hù)的加裝，對(duì)電源實(shí)施閉鎖，以避免頻繁切電現(xiàn)象的產(chǎn)生。還應(yīng)重視切換回路，進(jìn)行延時(shí)裝置的安裝，盡量躲避線路重合閘、以及備投的時(shí)限。

3.4強(qiáng)化設(shè)備維護(hù)管理

強(qiáng)化設(shè)備維護(hù)管理，是對(duì)牽引變電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的良好保障。對(duì)此，相關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)設(shè)備實(shí)施巡視，并且應(yīng)遵照巡視卡來(lái)實(shí)施，相關(guān)工作人員若想進(jìn)行單獨(dú)巡視，則要通過(guò)相關(guān)部門的批轉(zhuǎn)，方可開(kāi)展巡視工作。另外，在巡視時(shí)工作人員絕不可做與巡視毫無(wú)干系的事情，若遇雷雨天氣，務(wù)必要穿好絕緣靴，并與避雷針保持距離，以防止工作人員自身安全性受到威脅。再者，若發(fā)現(xiàn)高壓設(shè)備具有接地問(wèn)題時(shí)，工作人員也應(yīng)與其保持距離，并做好相應(yīng)的保護(hù)措施。對(duì)此，一方面應(yīng)進(jìn)行停電計(jì)劃的設(shè)計(jì)，可以運(yùn)用“先算后?！钡姆绞?，對(duì)停電予以良好安排，避免重復(fù)停電現(xiàn)象的發(fā)生，強(qiáng)化對(duì)整體計(jì)劃的有效管理。另一方面應(yīng)提高巡視質(zhì)量，尤其是對(duì)于隱蔽工程來(lái)說(shuō)，更應(yīng)實(shí)施重點(diǎn)巡視，若發(fā)現(xiàn)故障存在，則應(yīng)及時(shí)采用應(yīng)對(duì)措施，使故障獲得排除，從而真正實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引變電設(shè)備的良好維護(hù)管理。

4結(jié)束語(yǔ)

受到高次諧波干擾后的變電設(shè)備不僅不能完成正常的牽引任務(wù)，還有可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，所以我們應(yīng)該認(rèn)真分析高次諧波的產(chǎn)生原因，并有針對(duì)性的制定解決措施和計(jì)劃，以保證變電設(shè)備的正常運(yùn)行。

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