一種抑制諧波的鐵路電力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鐵路電力系統(tǒng)，尤其是一種可抑制上級(jí)電源諧波的鐵路電力系統(tǒng)，屬于鐵路電力技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]上級(jí)電源經(jīng)配電所輸電到貫通線等電力線路，隨著鐵路運(yùn)行可靠性要求的提高，鐵路電力系統(tǒng)的貫通線電纜化成為必然趨勢(shì)，新線路大都采用純電纜，既有的架空線路也不斷加快電纜化改造，這就造成貫通線線路容性電流激增，而貫通線線路所帶負(fù)荷容量很小，整體對(duì)外部體現(xiàn)為容性，成為上級(jí)電源諧波的低阻抗通路，經(jīng)常引發(fā)配電所電力設(shè)備燒毀事故。
[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，傳統(tǒng)的解決方案有兩種。一是在配電所電源進(jìn)線處設(shè)置一臺(tái)串聯(lián)電抗器，改變配電所支路的LC匹配情況，使其諧振頻率避開(kāi)所處電網(wǎng)特征背景諧波的頻率。這種方案只能解決配電所處于某種特定運(yùn)行方式的情況，即電力系統(tǒng)等效電容值是某個(gè)固定值附近時(shí)才能發(fā)揮作用。另一種方案是在配電所電源進(jìn)線處裝設(shè)濾波支路，但在配電所調(diào)壓器的感抗與貫通線路的容抗匹配到背景諧波頻率時(shí)，濾波支路基本上失去作用，仍然會(huì)發(fā)生配電所電力設(shè)備的嚴(yán)重故障；而且此種方案的濾波裝置的容量對(duì)應(yīng)的是上級(jí)電源的全部諧波，需要配置的設(shè)備容量比配電所的容量還大，甚至大數(shù)倍，成本高、占地面積過(guò)大--1OOm2以上。
[0004]以上兩種方案均不能適應(yīng)配電所和貫通線實(shí)際的運(yùn)行狀況，在實(shí)際運(yùn)行中，配電所有多種運(yùn)行方式，而且還有需要在貫通線的任意位置“開(kāi)天窗”的情況；“開(kāi)天窗”是指在貫通線的某處斷開(kāi)，檢修此處設(shè)備，此時(shí)以斷開(kāi)點(diǎn)處分界，上側(cè)線路和下側(cè)線路由不同的配電所供電；以一個(gè)配電所為研宄對(duì)象的話，此配電所負(fù)載的貫通線長(zhǎng)度是根據(jù)貫通線上檢修位置的不同而變化的，相應(yīng)的貫通線的等效對(duì)地電容也是變化的，所以系統(tǒng)的等效電容值在全范圍連續(xù)變化，以上兩種方案都必然有與背景諧波頻率匹配的情況，會(huì)引發(fā)配電所電力設(shè)備的嚴(yán)重故障。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種抑制諧波的鐵路電力系統(tǒng)，解決上級(jí)電源的諧波對(duì)鐵路電力系統(tǒng)中配電所的電力設(shè)備造成損壞的問(wèn)題，保證在配電所各種運(yùn)行方式、貫通線任意位置“開(kāi)天窗”時(shí)，鐵路電力系統(tǒng)均可穩(wěn)定運(yùn)行。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種抑制諧波的鐵路電力系統(tǒng)，包括上級(jí)電源、配電所電源柜、與配電所電源柜相連的貫通線，其中配電所電源柜中設(shè)置有配電所調(diào)壓器T，還包括連接在上級(jí)電源和配電所電源柜之間的諧波抑制裝置，所述諧波抑制裝置包括電抗器L、電阻器R、斷路器QF、隔離開(kāi)關(guān)QSl、隔離開(kāi)關(guān)QS2及隔離開(kāi)關(guān)QS3，其中電抗器L與電阻器R并聯(lián)；上級(jí)電源通過(guò)諧波抑制裝置的上接口 A端與斷路器QF相連，斷路器QF通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)QSl與電抗器L和電阻器R并聯(lián)的一端連接點(diǎn)相連，電抗器L與電阻器R并聯(lián)的另一端連接點(diǎn)通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)QS2與諧波抑制裝置的下接口 B端相連，諧波抑制裝置的下接口 B端與配電所電源柜的配電所調(diào)壓器T相連；隔離開(kāi)關(guān)QS3的兩端分別連接在斷路器QF與隔離開(kāi)關(guān)QSl之間和隔離開(kāi)關(guān)QS2與下接口 B之間。
[0008]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述電抗器L的取值范圍為10?100毫亨，電阻器R的取值范圍為15?300歐姆。
[0009]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型取得的技術(shù)進(jìn)步是:
[0010]一種抑制諧波的鐵路電力系統(tǒng)，根據(jù)無(wú)源濾波中諧波電流的分流原理，通過(guò)大幅度提高配電所支路的諧波阻抗，使得上級(jí)電源的諧波電流分流到配電所的諧波分量大幅降低，保證在配電所各種運(yùn)行方式、貫通線任意位置“開(kāi)天窗”時(shí)，配電所的諧波電流分量都在允許范圍內(nèi)，鐵路電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0011]本鐵路電力系統(tǒng)的諧波抑制裝置的上接口 A端接上級(jí)電源，裝置的下口 B端接配電所電源柜。諧波抑制裝置由斷路器QF、隔離開(kāi)關(guān)QS1、電抗器L、電阻器R、隔離開(kāi)關(guān)QS2、隔離開(kāi)關(guān)QS3組成，其中電抗器L、電阻器R并聯(lián)。如圖4所示，諧波抑制裝置中的元件電抗器L、電阻器R與貫通線的對(duì)地電容C組成二階電路；當(dāng)貫穿線各處“開(kāi)天窗”檢修時(shí)，貫通線的對(duì)地電容C發(fā)生改變，且配電所調(diào)壓器T的等效電感LT，根據(jù)不同的配電所運(yùn)行狀況而改變；根據(jù)配電所調(diào)壓器T的等效電感LT的值及貫通線的對(duì)地電容C的值，適當(dāng)調(diào)整諧波抑制裝置中電阻值、電感值，即可大幅度增加配電所回路的諧波阻抗，保證諧波阻尼的最小值足夠大，對(duì)諧波電流起到顯著的抑制作用。
[0012]正常投入時(shí)，先合隔離開(kāi)關(guān)QSl與隔離開(kāi)關(guān)QS2，再合斷路器QF，檢修時(shí)，先斷開(kāi)斷路器QF，再斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)QSl與隔離開(kāi)關(guān)QS2，再合上隔離開(kāi)關(guān)QS3，再合上斷路器QF，諧波抑制裝置檢修維護(hù)時(shí)不影響系統(tǒng)供電。諧波抑制裝置全部采用無(wú)源電阻、電感元件，不需要控制裝置，簡(jiǎn)單可靠、免維護(hù)、成本低、占地面積小一一約15m2，適應(yīng)性極強(qiáng)，適用于任何運(yùn)行方式、任意“開(kāi)天窗”位置、任何次數(shù)的諧波，徹底解決上級(jí)電源對(duì)鐵路電力系統(tǒng)的諧波危害冋題。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型的諧波抑制裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是本實(shí)用新型的等效電路圖；
[0017]其中，1、上級(jí)電源；2、諧波抑制裝置；3、配電所電源柜；4、貫通線。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0019]實(shí)施例1:如圖1所示，一種抑制諧波的鐵路電力系統(tǒng)，包括上級(jí)電源1、配電所電源柜3、與配電所電源柜3相連的貫通線4，其中配電所電源柜3中設(shè)置有配電所調(diào)壓器T，如圖2所示；配電所調(diào)壓器T在電路中等效為一個(gè)等效電感LT，貫通線4在電路中等效為一個(gè)對(duì)地電容C，如圖4所示；上級(jí)電源I和配電所的配電所電源柜3之間設(shè)置有諧波抑制裝置2，諧波抑制裝置2的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，諧波抑制裝置2包括電抗器L、電阻器R、斷路器QF、隔離開(kāi)關(guān)QSl、隔離開(kāi)關(guān)QS2及隔離開(kāi)關(guān)QS3，其中電抗器L與電阻器R并聯(lián)，電抗器L在電路中等效為一個(gè)電感L，電阻器R在電路中等效為一個(gè)電阻R。上級(jí)電源I通過(guò)諧波抑制裝置2的上接口 A端與斷路器QF相連，電抗器L和電阻器R并聯(lián)的一端連接點(diǎn)與斷路器QF相連，隔離開(kāi)關(guān)QSl設(shè)置在電抗器L和電阻器R并聯(lián)的一端連接點(diǎn)與斷路器QF之間，電抗器L和電阻器R并聯(lián)的另一端連接點(diǎn)與下接口 B端相連，隔離開(kāi)關(guān)QS2設(shè)置在電抗器L和電阻器R并聯(lián)的另一端連接點(diǎn)與下接口 B端之間，諧波抑制裝置2的下接口 B端與配電所電源柜3中的配電所調(diào)壓器T相連；隔離開(kāi)關(guān)QS3斷路器QF與隔離開(kāi)關(guān)QSl之間和隔離開(kāi)關(guān)QS2與下接口 B之間。電抗器L與電阻器R的并聯(lián)電路與貫通線4的對(duì)地電容C形成二階電路，通過(guò)調(diào)整電抗器L、電阻器R的取值，
[0020]當(dāng)貫穿線4各處“開(kāi)天窗”檢修時(shí)，貫通線4的對(duì)地電容C發(fā)生改變，且配電所調(diào)壓器T的等效電感LT，根據(jù)不同的配電所運(yùn)行狀況而改變；根據(jù)配電所調(diào)壓器T的等效電感LT的值及貫通線的對(duì)地電容C的值，適當(dāng)調(diào)整諧波抑制裝置2中電阻值、電感值，即可大幅度增加配電所回路的諧波阻抗，對(duì)諧波電流起到顯著的抑制作用?？梢栽谪炌ň€4的對(duì)地電容C取任意值時(shí)，保證諧波阻尼的最小值足夠大。根據(jù)配電所調(diào)壓器T的等效電感LT、貫通線4的對(duì)地電容C的實(shí)際參數(shù)情況，電抗器L的取值范圍為10?100mH，電阻器R的取值范圍為15?300Ω。
[0021]隔咼開(kāi)關(guān)QSl和隔咼開(kāi)關(guān)QS2是主路隔咼開(kāi)關(guān)，隔咼開(kāi)關(guān)QS3是芳路隔咼開(kāi)關(guān)，主路隔離開(kāi)關(guān)和旁路隔離開(kāi)關(guān)的設(shè)置是為了對(duì)諧波抑制裝置2檢修維護(hù)時(shí)不影響系統(tǒng)供電。正常投入時(shí)，先合隔離開(kāi)關(guān)QSl與隔離開(kāi)關(guān)QS2，再合斷路器QF，檢修時(shí)，先斷開(kāi)斷路器QF，再斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)QSl與隔離開(kāi)關(guān)QS2，再合上隔離開(kāi)關(guān)QS3，再合上斷路器QF。
[0022]實(shí)施例2:調(diào)壓器取常見(jiàn)的500kVA容量，阻抗取6%，則LT=39mH，當(dāng)C=1.3 μ F時(shí)，η=1/ω 1/(LT*C)°_5 =5.02，諧振點(diǎn)在5次附近，配電所調(diào)壓柜3和貫通線4相對(duì)于鐵路電力系統(tǒng)，等效為一個(gè)5次濾波支路，此時(shí)鐵路電力系統(tǒng)整個(gè)回路的阻抗約為配電所調(diào)壓器T的阻性分量，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，Ze=Pk/Ie2=6700/292/3=2.65 Ω，阻抗很小，會(huì)使上級(jí)電源I的諧波電流大量分流到配電所電源柜3，對(duì)配電所的電力設(shè)備造成極大影響，甚至引發(fā)設(shè)備故障。設(shè)置諧波抑制裝置2的參數(shù)取值為:L=50mH，R=SOQ后，因?yàn)檫\(yùn)行方式的調(diào)整以及“開(kāi)天窗”的需求，假定C值在O μ F到30 μ F連續(xù)變化，根據(jù)電路原理，總阻抗Z=R//jXu+jXu-jXc，經(jīng)計(jì)算，當(dāng)C=6.3 μ F時(shí)5次諧波阻抗最小，為39 Ω，比原來(lái)的2.65 Ω增大15倍，上級(jí)電源I流入配電所電源柜3的諧波電流將減小到原來(lái)系統(tǒng)的1/15，得到極大抑制。
[0023]在鐵路電力系統(tǒng)典型的諧波次數(shù)中，5次是最低的，諧波次數(shù)越高，本實(shí)用新型的鐵路電力系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的最小阻抗將越高，對(duì)諧波的抑制效果更好；實(shí)施例2選擇5次諧波進(jìn)行核算，即可顯示出本實(shí)用新型的鐵路電力系統(tǒng)對(duì)諧波抑制的顯著效果，那么本實(shí)用新型的鐵路電力系統(tǒng)在更高次諧波時(shí)，對(duì)諧波的抑制將會(huì)更有效。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抑制諧波的鐵路電力系統(tǒng)，包括上級(jí)電源(I)、配電所電源柜(3)、與配電所電源柜(3)相連的貫通線(4)，其中配電所電源柜(3)中設(shè)置有配電所調(diào)壓器T，其特征在于:還包括連接在上級(jí)電源(I)和配電所電源柜(3 )之間的諧波抑制裝置(2 )，所述諧波抑制裝置(2)包括電抗器L、電阻器R、斷路器QF、隔離開(kāi)關(guān)QS1、隔離開(kāi)關(guān)QS2及隔離開(kāi)關(guān)QS3，其中電抗器L與電阻器R并聯(lián)；上級(jí)電源(I)通過(guò)諧波抑制裝置(2)的上接口 A端與斷路器QF相連，斷路器QF通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)QSl與電抗器L和電阻器R并聯(lián)的一端連接點(diǎn)相連，電抗器L與電阻器R并聯(lián)的另一端連接點(diǎn)通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)QS2與諧波抑制裝置(2)的下接口 B端相連，諧波抑制裝置(2)的下接口 B端與配電所電源柜(3)的配電所調(diào)壓器T相連；隔離開(kāi)關(guān)QS3的兩端分別連接在斷路器QF與隔離開(kāi)關(guān)QSl之間和隔離開(kāi)關(guān)QS2與下接口 B之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制諧波的鐵路電力系統(tǒng)，其特征在于:所述電抗器L的取值范圍為10?100毫亨，電阻器R的取值范圍為15?300歐姆。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種抑制諧波的鐵路電力系統(tǒng)，屬于鐵路電力技術(shù)領(lǐng)域，包括上級(jí)電源、配電所電源柜、與配電所電源柜相連的貫通線，上級(jí)電源和配電所之間設(shè)置有諧波抑制裝置，諧波抑制裝置包括電抗器L、電阻器R、斷路器QF、隔離開(kāi)關(guān)QS1、隔離開(kāi)關(guān)QS2及隔離開(kāi)關(guān)QS3，其中電抗器L與電阻器R并聯(lián)；上級(jí)電源與斷路器QF相連，斷路器QF與電抗器L和電阻器R并聯(lián)的一端連接點(diǎn)相連，電抗器L與電阻器R并聯(lián)的另一端連接點(diǎn)與下接口B端相連，諧波抑制裝置的下接口B端與配電所電源柜相連。本實(shí)用新型避免了上級(jí)電源的諧波對(duì)鐵路電力系統(tǒng)中配電所的電力設(shè)備造成的損壞，保證在配電所各種運(yùn)行方式、貫通線各種狀況時(shí)，電力系統(tǒng)均可穩(wěn)定運(yùn)行。
【IPC分類(lèi)】H02J3-01
【公開(kāi)號(hào)】CN204597479
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520185253
【發(fā)明人】李瑞桂, 張加玉, 張旭輝, 薛娟, 張恒
【申請(qǐng)人】河北旭輝電氣股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日