地铁谐波治理技术知识普及

由于电铁牵引负荷的“四非”特性——非线性（大功率整流设备）、非正弦性（波形畸变）、非对称性（单相大功率负荷）、非连续性（有功、无功冲击严重、电压波动大），其谐波、负序等电力公害不仅危及共用电网其它用户的安全生产，还会危及电铁系统自身的安全与可靠运行。因此，英、美、法、德、日等发达国家，甚至澳大利亚、南非都加大了对电铁谐波、负序等公害治理的力度，广泛采用了SVC（TCR＋PF）或SVC（TCR＋PF＋AF）的综合治理方案，获得了不少实践经验。此外，根据国际“电磁兼容”的要求，法国就在8K电力机车上安装了数千kvar的PF滤波器，以减少机车大功率整流设备产生的谐波，克服对电子通讯及共用电网其它用户的干扰，欲达到同一电网供电，彼此互不干扰、“电磁兼容”的目的，但效果并不理想。
　　国内虽在20世纪80年代就开始研究电铁谐波的治理，20世纪90年代还举行过几次专家论证，也就电铁谐波治理达到一定的共识，但由于某些客观和主观的因素影响到至今尚未正式开展综合治理，自1984年以来，导致北京、张家口、驻马店、信阳、晋东南、遵义大面积停电，设备烧毁等恶性事故，这个教训是值得深刻检讨的，但就在“电铁公害”难以治理的情况下，华北电力科学院、河南电力试验研究所、西北电力试验研究院、铁道研究院、西南交大等也相继提出了云南永丰营、河南汤阴、江西威舍、广西百色、河北柳新庄等电铁牵引站治理方案，有的还付诸实践进行了治理，如清华大学与河南电力试验研究所为稳定河南电网电压，合作开发了±20 Mvar新型静止无功发生器（SVG，也称STATCOM），采用四重化共48只GTO的电压型逆变器以消除12K±1（K＝1、2、3……）以上的特征谐波，并支撑、稳定河南电网电压，免受河南电铁的间隙性无功冲击的电压波动影响，于1999年4月投入运行，成为中国SVG技术应用的先驱。此外，四川省电力局与四川大学合作，提出了成昆电铁凉山段电能质量综合治理的可行性研究报告，为一揽子解决10个牵引站的一个220 kV变电站的谐波、负序等公害问题，为下一步AVG系统工程设计打下了基础。
　　就专门进行谐波负序综合治理的企业而言，东北荣信公司在20世纪90年代末就完成了西北某电铁牵引站无源滤波器的设计制造，投入运行后，又于2001年与陕西银河中试测量公司合作，承担了陕西神朔两个电铁牵引站共7．6万kvar的SVC（TCR＋PF）工程的设计制造任务，已于2002年7月底调试投运成功，8月10日移交正式运行，从而揭开了大容量SVC综合治理电铁谐波的序幕。
　　笔者在20世纪80年代初留欧期间引进BBC（现ABB）公司的SVC（TCR＋FC）成套工程设计制造技术，填补了国内在该技术领域的空白（1992年获国家机电部科技进步一等奖及国务院突出贡献特贴专家荣誉），并结合国内外SVC工程实践经验，考虑模糊相关及加权处理的四参数补偿容量QW的精密算法。在对某工程的实测中，QW算法的预测结果与实测结果的接近程度优于国际先进国家的预测计算水平。20多年来对铜川铝厂、楚雄铁合金厂、耀县水泥厂、长江电机厂轧机、宣威磷化工厂以及电弧炉、电热炉、中频炉等谐波、负序综合治理的检测、设计或安装调试、运行中探索到一些经验，并收集了不少电铁牵引站谐波、负序电能指标的实测数据。