吴挺勇
中国铁路南宁局集团有限公司沿海铁路工程建设指挥部 广西南宁530000
摘要：本文通过采集分析电气化铁路变电所27.5kv，380v侧的数据,提出了适用于电气化铁路变电所低压侧高通滤波器抑制谐波的方案,研制了高通滤波器滤波装置,装置安装运行于曾因谐波导致用电设备烧损的牵引变电所中。经工程应用测试,该滤波装置滤波效果良好,有效滤除了高次谐波,改善了低压配电系统供电质量,彻底解决了因谐波导致用电设备烧损的问题。?
关键词：电气化铁路；变电所；高次谐波；高通滤波器；
1、变电所27.5kv，380v侧的数据采集与分析
近年来，电气化铁路变电所经常发生交直流屏充电模块烧损等事件，通过采集变电所27.5kV侧母线电压Uα、Uβ，Iα、Iβ，380V侧所用变母线电压UA、UB、UC侧的数据。具体数据如下：
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由数据看出27.5kv和380v侧的电压不满足国标的要求，电能质量较差。通过继续分析发现造成上述电能质量问题的较多为31、35、41次谐波。
2、高通滤波器的构成与接线原理
在电气铁路牵引变电所内所用27.5kV/380V变压器低压侧通过安装高通滤波器解决变电所电能质量问题。高通滤波器的接线原理如图3所示：
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图3中，所用降压变压器为逆YNd11变压器，高通滤波器（Fa、Fb、Fc）接于牵引变电所变压器低压侧a、b、c、o端子，即a、b、c三相，额定线电压为380V，与所内用电设备并联运行。
高通滤波器阻抗频率特性曲线，如图4所示。
由图4可知，高通滤波器的工作原理为：在工频f0=50Hz下角频率为ω0，电容器与电抗器发生并联谐振，即ω0L=1/ω0C，1-(ω0)2LC=0, 则Z(ω0)→∞, 则Z(ω0)→∞，则在工频电压下，可认为高通滤波器二阶高通滤波器是开路状态，无工频电流流过，对外不交换无功功率，不消耗有功功率，具有阻波特性；随着ω的增大，Z(ω)迅速减小，在高频下呈现低阻抗，为高次谐波提供通路，滤除高次谐波。可见高通滤波器系统结构简单，但滤波效果很明显。
3、现场应用情况
如图5所示为国内某铁路牵引变电所滤波器柜安装图，其中1#所用变压器为Dyn11变压器，牵引网两相α、β电压通过Dyn11变压器变为A、B、C三相电压，给二次设备供电，1#变压器主要参数为：27.5kV/0.4kV，100kVA，2.1/144.34A。
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高次谐波滤波方案具体实施为在1#所用变压器二次侧并联三相谐波高通滤波器，本谐波滤波器能有效的滤除任意次高次谐波,并对高次谐振起到阻尼作用，提高供电质量。
3.1高通滤波器实施效果对比
对380V侧三相电压和Y型高通滤波器电流进行测试，测试仪器为FLUKE435和周立功6100，掌握滤波器投入前后380V侧三相电压的运行情况与谐波畸变情况。测试现场如图6所示。
评价谐波的主要依据包括谐波电压综合畸变率和各次谐波电压含量，分别对滤波器投入前后，对以上两个指标进行了测试。测试结果表明：
谐波电压综合畸变率由最大值19%，下降到了3.98%，国家标准为5%，满足滤波要求。
高次谐波中的各次谐波含量最大值由17%，下降到了4%，国家标准为4%，满足滤波要求。
3.2各次谐波含量对比分析
对投入前后各次谐波含量进行对比分析，尤其对本线路谐波含量较大的高次谐波进行了比较。图7为谐波滤波装置投入前后A、B、C相高次谐波含量对比图。根据图表可以看出，滤波器投入前A、B、C相电压31、35、41次谐波最大值较大，最大达到17.11%，远超过4%的国家标准。滤波器投入后A、B、C相电压31、35、41次谐波最大值均显著下降，达到国际标准，滤波效果明显。
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4、结论：通过研究电气化铁路牵引变电所供电系统的高次谐波存在得问题，提出了切合实际的高通滤波器治理方案。随着我国电气化铁路的高次谐波问题的深入研究，会有更多的技术应用在治理方案中，促进我国电气化铁路的蓬勃发展。
参考文献：
1、陈忠革,周福林,李鑫,赵元哲.高次谐波放大及其抑制措施，电气化铁道,2012,23(06)
2、于桂华，电气化铁路牵引变电所所用电源高次谐波治理，铁道运营技术2018-04