一種抑制諧波的鐵路電力系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鐵路電力系統，尤其是一種可抑制上級電源諧波的鐵路電力系統，屬于鐵路電力技術領域。
【背景技術】
[0002]上級電源經配電所輸電到貫通線等電力線路，隨著鐵路運行可靠性要求的提高，鐵路電力系統的貫通線電纜化成為必然趨勢，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荷容量很小，整體對外部體現為容性，成為上級電源諧波的低阻抗通路，經常引發配電所電力設備燒毀事故。
[0003]針對上述問題，傳統的解決方案有兩種。一是在配電所電源進線處設置一臺串聯電抗器，改變配電所支路的LC匹配情況，使其諧振頻率避開所處電網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行方式的情況，即電力系統等效電容值是某個固定值附近時才能發揮作用。另一種方案是在配電所電源進線處裝設濾波支路，但在配電所調壓器的感抗與貫通線路的容抗匹配到背景諧波頻率時，濾波支路基本上失去作用，仍然會發生配電所電力設備的嚴重故障；而且此種方案的濾波裝置的容量對應的是上級電源的全部諧波，需要配置的設備容量比配電所的容量還大，甚至大數倍，成本高、占地面積過大--1OOm2以上。
[0004]以上兩種方案均不能適應配電所和貫通線實際的運行狀況，在實際運行中，配電所有多種運行方式，而且還有需要在貫通線的任意位置“開天窗”的情況；“開天窗”是指在貫通線的某處斷開，檢修此處設備，此時以斷開點處分界，上側線路和下側線路由不同的配電所供電；以一個配電所為研宄對象的話，此配電所負載的貫通線長度是根據貫通線上檢修位置的不同而變化的，相應的貫通線的等效對地電容也是變化的，所以系統的等效電容值在全范圍連續變化，以上兩種方案都必然有與背景諧波頻率匹配的情況，會引發配電所電力設備的嚴重故障。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型需要解決的技術問題是提供一種抑制諧波的鐵路電力系統，解決上級電源的諧波對鐵路電力系統中配電所的電力設備造成損壞的問題，保證在配電所各種運行方式、貫通線任意位置“開天窗”時，鐵路電力系統均可穩定運行。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:
[0007]一種抑制諧波的鐵路電力系統，包括上級電源、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置有配電所調壓器T，還包括連接在上級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、隔離開關QSl、隔離開關QS2及隔離開關QS3，其中電抗器L與電阻器R并聯；上級電源通過諧波抑制裝置的上接口 A端與斷路器QF相連，斷路器QF通過隔離開關QSl與電抗器L和電阻器R并聯的一端連接點相連，電抗器L與電阻器R并聯的另一端連接點通過隔離開關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壓器T相連；隔離開關QS3的兩端分別連接在斷路器QF與隔離開關QSl之間和隔離開關QS2與下接口 B之間。
[0008]本實用新型的進一步改進在于: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方案，本實用新型取得的技術進步是:
[0010]一種抑制諧波的鐵路電力系統，根據無源濾波中諧波電流的分流原理，通過大幅度提高配電所支路的諧波阻抗，使得上級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行方式、貫通線任意位置“開天窗”時，配電所的諧波電流分量都在允許范圍內，鐵路電力系統穩定運行。
[0011]本鐵路電力系統的諧波抑制裝置的上接口 A端接上級電源，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、隔離開關QS1、電抗器L、電阻器R、隔離開關QS2、隔離開關QS3組成，其中電抗器L、電阻器R并聯。如圖4所示，諧波抑制裝置中的元件電抗器L、電阻器R與貫通線的對地電容C組成二階電路；當貫穿線各處“開天窗”檢修時，貫通線的對地電容C發生改變，且配電所調壓器T的等效電感LT，根據不同的配電所運行狀況而改變；根據配電所調壓器T的等效電感LT的值及貫通線的對地電容C的值，適當調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，對諧波電流起到顯著的抑制作用。
[0012]正常投入時，先合隔離開關QSl與隔離開關QS2，再合斷路器QF，檢修時，先斷開斷路器QF，再斷開隔離開關QSl與隔離開關QS2，再合上隔離開關QS3，再合上斷路器QF，諧波抑制裝置檢修維護時不影響系統供電。諧波抑制裝置全部采用無源電阻、電感元件，不需要控制裝置，簡單可靠、免維護、成本低、占地面積小一一約15m2，適應性極強，適用于任何運行方式、任意“開天窗”位置、任何次數的諧波，徹底解決上級電源對鐵路電力系統的諧波危害冋題。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0014]圖2是本實用新型的電路結構示意圖；
[0015]圖3是本實用新型的諧波抑制裝置的電路結構示意圖；
[0016]圖4是本實用新型的等效電路圖；
[0017]其中，1、上級電源；2、諧波抑制裝置；3、配電所電源柜；4、貫通線。
【具體實施方式】
[0018]下面結合實施例和附圖對本實用新型做進一步詳細說明:
[0019]實施例1:如圖1所示，一種抑制諧波的鐵路電力系統，包括上級電源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中設置有配電所調壓器T，如圖2所示；配電所調壓器T在電路中等效為一個等效電感LT，貫通線4在電路中等效為一個對地電容C，如圖4所示；上級電源I和配電所的配電所電源柜3之間設置有諧波抑制裝置2，諧波抑制裝置2的電路結構如圖2所示，諧波抑制裝置2包括電抗器L、電阻器R、斷路器QF、隔離開關QSl、隔離開關QS2及隔離開關QS3，其中電抗器L與電阻器R并聯，電抗器L在電路中等效為一個電感L，電阻器R在電路中等效為一個電阻R。上級電源I通過諧波抑制裝置2的上接口 A端與斷路器QF相連，電抗器L和電阻器R并聯的一端連接點與斷路器QF相連，隔離開關QSl設置在電抗器L和電阻器R并聯的一端連接點與斷路器QF之間，電抗器L和電阻器R并聯的另一端連接點與下接口 B端相連，隔離開關QS2設置在電抗器L和電阻器R并聯的另一端連接點與下接口 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中的配電所調壓器T相連；隔離開關QS3斷路器QF與隔離開關QSl之間和隔離開關QS2與下接口 B之間。電抗器L與電阻器R的并聯電路與貫通線4的對地電容C形成二階電路，通過調整電抗器L、電阻器R的取值，
[0020]當貫穿線4各處“開天窗”檢修時，貫通線4的對地電容C發生改變，且配電所調壓器T的等效電感LT，根據不同的配電所運行狀況而改變；根據配電所調壓器T的等效電感LT的值及貫通線的對地電容C的值，適當調整諧波抑制裝置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，對諧波電流起到顯著的抑制作用。可以在貫通線4的對地電容C取任意值時，保證諧波阻尼的最小值足夠大。根據配電所調壓器T的等效電感LT、貫通線4的對地電容C的實際參數情況，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]隔咼開關QSl和隔咼開關QS2是主路隔咼開關，隔咼開關QS3是芳路隔咼開關，主路隔離開關和旁路隔離開關的設置是為了對諧波抑制裝置2檢修維護時不影響系統供電。正常投入時，先合隔離開關QSl與隔離開關QS2，再合斷路器QF，檢修時，先斷開斷路器QF，再斷開隔離開關QSl與隔離開關QS2，再合上隔離開關QS3，再合上斷路器QF。
[0022]實施例2:調壓器取常見的500kVA容量，阻抗取6%，則LT=39mH，當C=1.3 μ F時，η=1/ω 1/(LT*C)°_5 =5.02，諧振點在5次附近，配電所調壓柜3和貫通線4相對于鐵路電力系統，等效為一個5次濾波支路，此時鐵路電力系統整個回路的阻抗約為配電所調壓器T的阻性分量，根據相關標準，Ze=Pk/Ie2=6700/292/3=2.65 Ω，阻抗很小，會使上級電源I的諧波電流大量分流到配電所電源柜3，對配電所的電力設備造成極大影響，甚至引發設備故障。設置諧波抑制裝置2的參數取值為:L=50mH，R=SOQ后，因為運行方式的調整以及“開天窗”的需求，假定C值在O μ F到30 μ F連續變化，根據電路原理，總阻抗Z=R//jXu+jXu-jXc，經計算，當C=6.3 μ F時5次諧波阻抗最小，為39 Ω，比原來的2.65 Ω增大15倍，上級電源I流入配電所電源柜3的諧波電流將減小到原來系統的1/15，得到極大抑制。
[0023]在鐵路電力系統典型的諧波次數中，5次是最低的，諧波次數越高，本實用新型的鐵路電力系統對應的最小阻抗將越高，對諧波的抑制效果更好；實施例2選擇5次諧波進行核算，即可顯示出本實用新型的鐵路電力系統對諧波抑制的顯著效果，那么本實用新型的鐵路電力系統在更高次諧波時，對諧波的抑制將會更有效。
【主權項】
1.一種抑制諧波的鐵路電力系統，包括上級電源(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)中設置有配電所調壓器T，其特征在于:還包括連接在上級電源(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、隔離開關QS1、隔離開關QS2及隔離開關QS3，其中電抗器L與電阻器R并聯；上級電源(I)通過諧波抑制裝置(2)的上接口 A端與斷路器QF相連，斷路器QF通過隔離開關QSl與電抗器L和電阻器R并聯的一端連接點相連，電抗器L與電阻器R并聯的另一端連接點通過隔離開關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)的配電所調壓器T相連；隔離開關QS3的兩端分別連接在斷路器QF與隔離開關QSl之間和隔離開關QS2與下接口 B之間。
2.根據權利要求1所述的一種抑制諧波的鐵路電力系統，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。
【專利摘要】本實用新型公開了一種抑制諧波的鐵路電力系統，屬于鐵路電力技術領域，包括上級電源、配電所電源柜、與配電所電源柜相連的貫通線，上級電源和配電所之間設置有諧波抑制裝置，諧波抑制裝置包括電抗器L、電阻器R、斷路器QF、隔離開關QS1、隔離開關QS2及隔離開關QS3，其中電抗器L與電阻器R并聯；上級電源與斷路器QF相連，斷路器QF與電抗器L和電阻器R并聯的一端連接點相連，電抗器L與電阻器R并聯的另一端連接點與下接口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。本實用新型避免了上級電源的諧波對鐵路電力系統中配電所的電力設備造成的損壞，保證在配電所各種運行方式、貫通線各種狀況時，電力系統均可穩定運行。
【IPC分類】H02J3-01
【公開號】CN204597479
【申請號】CN201520185253
【發明人】李瑞桂, 張加玉, 張旭輝, 薛娟, 張恒
【申請人】河北旭輝電氣股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年3月31日