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摘要：轨道交通牵引变压器的正常运行对电力系统的稳定起着至关重要的作用。降低变压器的谐波损耗对电网的良好发展具有重要意义。这也是保证电力供应正常，更好地服务社会和人民的有效途径。随着电网的不断发展，电网结构日趋复杂。轨道交通牵引变压器的谐波损耗是影响变压器的谐波次数和负载，已严重影响变压器的正常运行，导致重大问题在供电电网的过程，同时也危及电网本身的安全。本文以轨道交通牵引变压器谐波损耗模型为基础，分析了轨道交通牵引变压器谐波损耗的具体情况和影响因素，并提出了一些有效的建议。
关键词：轨道交通；牵引变压器；网侧谐波；治理分析
引言
国内外对谐波进行了大量的研究。调查表明，低压用户对电网造成的谐波污染最为严重，配电网中近40%的谐波来自商业用户和居民用户。配电网中大量的谐波循环不仅会造成电网的附加损耗和电能的浪费，还会引起电力设备的温升，加速绝缘老化，缩短设备的使用寿命。此外，还会降低供电设备容量利用率，增加设备故障率，造成继电保护装置误动等，给电网带来额外的经济损失。
1轨道交通牵引变压器谐波产生的原因分析
谐波主要是在一些采用开关电源的设备中产生的，而这些设备基本都是非线性的负载。每个非线性负载都会存在于特定的系统中，这些系统的阻抗就会对谐波电流的大小造成影响。配电变压器就属于非线性负载，其阻抗对谐波电流的影响是最大的，谐波电流会随着阻抗的变小而逐渐增大。而配电变压器的阻抗大小主要受两个因素的影响，即容量和负载率。容量越大、负载率越低，则阻抗越小；反之，容量越小、负载率越高，则阻抗越大。由此可见，容量大、负载率低的配电变压器的谐波电流相比容量小、负载率高的配电变压器谐波电流更大。并且，K系列的配电变压器阻抗比标准变压器的阻抗小，所以其谐波电流比标准变压器的谐波电流大。谐波电流源于对负载的操作，其不会对这些非线性负载造成很大的影响。而谐波电压的畸变则受谐波电流和系统阻抗的影响，谐波电流越大，谐波电压畸变就越大；系统阻抗越大，谐波电压畸变也会越大。因此，其可以在一定程度上抵消因阻抗小而引起的谐波电流的增加。除此之外，由于各种电气设备使用量的增加，也会在配电变压器系统中产生谐波，并使谐波变得复杂化。
2轨道交通牵引变压器谐波对配电变压器经济运行的危害
一般说来，当配电变压器系统中谐波电流分量超过5%范围时，在配电变压器节能经济调度运行过程中，就需要考虑配电变压器由于谐波影响导致其出力下降问题。从配电变压器系统结构来看，可以从2个方向来考虑高次谐波分量对配电变压器运行安全节能性能的影响，一是变压器自身所具有的非线性特性，其在运行过程中产生的高次谐波分量;另一方向则是配电网中系统其它“谐波源”通过注入到配电网系统通过分支线路传给变压器的高次谐波分量。随着电力制造技术和生产工艺流程的进一步发展完善和成熟，通常可以认为由于单独分散变压器自身运行过程中产生的谐波分量可以忽略，这是需要考虑配电网系统中其它“谐波源”产生的谐波分量对变压器运行安节能性能的影响。
3实验与数据分析
技术人员通过对轨道交通牵引变压器谐波损耗在线监测和分析情况进行实验，从而更好地对其产生的结果进行验证，确保其正确性和可行性。为了更好得出变压器谐波参数，技术人员可以基于变压器的铭牌数据以及变压器电路模型理论，通过轨道交通牵引变压器谐波损耗分析软件建立变压器空载试验模型和负载试验模型，从而得出各项参数值。
在实验过程中，技术人员需将上钳式电流互感器与变压器的原端和副端相连，通过变压器谐波损耗采集终端，对变压器负载处于非线性负载和线性负载时变压器的谐波损耗值进行测量，并将其值与变压器传统模型与简化模型的参数值进行对比，从而证明出简化模型的有着较高可行度。
在具体实验过程中，为了更好地对变压器三相不平衡运行时的谐波损耗进行分析，所以技术人员只是适当调整了变压器副端三相的负载大小，没有改变变压器的整体负载功率和负载类型。在实际的情况中，由于线性负载中谐波的损耗很小，所以技术人员可以不对其进行考虑，但需将重点放在非线性负载上，因为其是变压器谐波损耗的主要原因。
4轨道交通牵引变压器谐波治理
传统的变压器谐波抑制主要采用改变变压器自身绕组接法或者在变压器的高压侧或低压侧安装无源滤波装置的方法，这些方法能对谐波抑制起到一定的效果，但是其缺点也较明显，即只能对特定次数的谐波有抑制作用，对不确定谐波及随机谐波源的抑制效果较差。昆明赛格迈电气有限公司开发设计的H级NOMEX绝缘12相24脉波地铁牵引整流变压器能够有效的抑制谐波电流对电网的污染，总谐波含量较6相12脉波干式牵引整流变压器下降70%左右，尤其是11次、13次谐波下降90%以上，以工程实践证明了从源头上对牵引变压器谐波加以治理的方式是采用多脉波整流变压器系统。
4.1理论分析
谐波次数和整流脉波的关系为:P==6KXn士1
P为存在的谐波数;
n为整流脉波;
K为正整数，可取1、2....
根据上述理论可知:如采用12脉波，系统中的特征谐波包含11、13.23、25等;如果采用24脉波，系统中的特征谐波包含23、25等，且各次谐波数值很小。可见24脉波整流方式比12脉波整流方式在谐波治理方面具有很大的优势。
4.2运行测试数据
（1）单台整流器谐波电流水平。
单台整流机组为12脉动不可控型，A相总电流及5.7、11、13.23.25次谐波电流的最大值及95%概率值取机车运行周期)如表1所示。
取过车时电流为87.8A)的谐波电流
含有率数值如表2所示。
与北京市地方标准对12脉动不可控整流器的谐波电流含有率规定值相比，单台整流器产生的11、13次谐波电流含有率值分别超出20.4%、23.9%。
（2）两台整流器谐波电流水平。
两台整流器已等效为24脉动不可控型，A相总电流及5.7、11、13.23.25次谐波电流的最大值及95%概率值取机车运行周期)如表3。
取过车时电流为190.1A)的谐波电流含有率数值如表4。
从上述两表看出，2台整流器产生的谐波电流主要为23、25次，11、13次谐波电流很小。与北京市地方标准对12脉动不可控整流器的谐波电流含有率规定值相比，11、13次谐波电流含有率远低于规定值。
5结语
轨道交通牵引变压器谐波对电力系统危害很大，必须采取合理的方法进行治理。城市轨道交通牵引供电系统从源头上对谐波加以治理的方式就是采用多脉波整流变压器系统。工程实践证明，H级NOMEX绝缘12相24脉波地铁牵引整流干式变压器在降低网侧谐波电流方面具有卓越的性能，应用前景广阔。
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