电铁谐波谐振抑制装置简介

       电铁谐波谐振抑制装置属于电气化铁路、轨道交通技术领域，抑制装置由投切开关、阻抗、谐振检测电路和开关投切控制器等组成。

       与传统的谐波滤波的方法不同，电铁谐波谐振抑制装置通过在牵引变压器供电端口装设阻抗来抑制谐振，从而降低谐振电流和谐振电压。该抑制装置具有损耗低、谐振抑制频谱宽、不存在无功过补等优点，适用于电气化铁路的各种牵引供电方式，如AT供电方式、BT供电方式和直接供电方式等。

一、装置原理

       我国铁路上运行的交流传动电力机车除产生3、5、7等低次谐波外，还含有大量的电子开关频率附近的高次谐波，且谐波频谱范围宽。

       电力机车的供电系统由牵引网的分布电容、电感、电阻及牵引变压器阻抗组成一个无源线性网络，伴随着机车在一个供电臂范围内的运动，该无源线性网络的阻抗参数是变化的。当变化的参数引起该无源线性网络的固有频率与电力机车电子开关频率附近的较宽范围的频率（如21、23次等）相同时，将发生高次谐波谐振。谐振导致谐波电流放大，引起谐振过电压。这种情况在我国多个牵引变电站发生过，导致设备烧坏、保护装置跳闸，严重影响了电力机车的可靠运行。

目前，抑制高频谐振的主要方法是采用高通滤波器，由于高通滤波器可吸收若干较高次谐波，虽在一定程度上能减少高频谐振发生的可能性，但采用该方法损耗大，大电阻消耗了大量的电能，而且滤波频带无法跟踪机车高次谐波频率的变化等问题。

       电铁谐波谐振抑制装置的提出解决了高通滤波方法所存在的问题。谐波谐振抑制装置由投切开关K1和K2、阻抗Z、谐振检测电路、开关投切控制器组成（见图1），根据牵引网的结构和参数，配置合适大小的阻抗Z。该抑制装置并联于牵引变压器的供电端口，通过改变电铁系统的阻抗特性从而破坏车网谐振条件，以此抑制高频谐振。

       电铁谐波谐振抑制装置与高通滤波方法的主要区别是：装置仅在检测到有谐波谐振时，才投入并联阻抗Z，抑制谐振，使谐振不影响供电系统正常供电；当谐振消失时，装置自动切除所并联的阻抗Z，其损耗随之消除。由于抑制装置只短时投入运行，既可以消除电铁谐波谐振的危害，又大大降低了装置运行的综合损耗。

图1 电铁谐波谐振抑制装置实施原理图

二、装置工作流程

(1) 检测谐振频率，通过检测供电臂上电压的均方根值，从而判定是否发生谐振。当检测到电压的均方根值超过设定临界值时，即判定为发生谐波谐振。

(2) 当检测到谐波谐振发生时，开关K1或者K2合闸，在牵引变压器供电端口接入阻抗Z来抑制谐振，从而降低谐振电流和谐振电压，保证机车和供电设备的正常运行。

(3) 当检测到谐波谐振消失时，开关K1或者K2自动断开，从而消除装置的损耗。