Harmonics produced by traction substations - computer modelling and experimental verification

Abstract

Voltage and current harmonics have a detrimental effect on the components of a power system. Current harmonics may result in the overload and damage to power transformers. Voltage harmonics may result in, for example, damage to capacitor banks used to compensate reactive power. Devices which contribute to both current and voltage distortion include traction rectifiers. This paper presents results of the computer investigation of the effect of these rectifiers on the power supply network. The results of the computer investigation have been compared with the result of experimental study. Streszczenie. Wyższe harmoniczne napięcia i prądu oddziałują niekorzystnie na elementy sieci elektroenergetycznej. Z powodu wyższych harmonicznych prądu może dość do przeciążenia cieplnego i uszkodzenia transformatorów elektroenergetycznych. Wyższe harmoniczne napięcia mogą być przyczyną m.in. uszkodzenia baterii kondensatorów do kompensacji mocy biernej. Urządzeniami, które wywołują odkształcenia zarówno prądu, jak i napięcia są np. prostowniki trakcyjne. W artykule przedstawiono wyniki badań modelowych wpływu tych prostowników na elektroenergetyczną sieć zasilającą. Wyniki badań modelowych porównano z wynikami badań eksperymentalnych. (Harmoniczne powodowane pracą podstacji trakcyjnych-modelowanie i badania eksperymentalne).

Ground Fault in Medium-Voltage Power Networks with an Isolated Neutral Point: Spectral and Wavelet Analysis of Selected Cases in an Example Industrial Network Modeled in the ATP-EMTP Package

“…It is the relatively high motor power and the short, but frequently repeated, high-intensity load cycles that cause the hoisting machinery converter drives to have such a high impact on the operating conditions of the mine's power distribution network [45,46]. Similar problems (however, without such an impact on the environmental safety of the network operation, as described in the introduction) exist in rectifier substations, supplying electrical traction with diverse and rapidly varying loads [47][48][49].…”

Wpływ zakłóceń komutacyjnych na analizę harmonicznych w prądzie trakcyjnym

“…Większość badań i publikacji krajowych odnosi się do tej samej problematyki co publikacje światowe, przy czym najczęściej są podejmowane zagadnienia dotyczące stosowanej w Polsce trakcji prądu stałego 3 kV DC. Ze względu na relatywnie niskie dopuszczalne wartości graniczne zaburzeń dla urządzeń sterowania ruchem kolejowym w Polsce [2], częstym tematem publikacji są analizy i badania dotyczące zawartości harmonicznych w prądzie trakcyjnym [7,17], zagadnienia redukcji zaburzeń za pomocą pasywnych [16,17] i aktywnych fi l-trów [17], analizy i badania dotyczące struktury układu zasilania i metod sterowania mocą w pojeździe trakcyjnym [12,13], analizy i badania wielkości pól magnetycznych generowanych przez pojazd w aspekcie ich oddziaływania na urządzenia kontroli niezajętości toru z czujnikami koła [1,2].…”

“…Harmoniczne napięcia i prądu obecne w sieci trakcyjnej oddziałują bezpośrednio na urządzenia infrastruktury kolejowej, w szczególności na urządzenia sterowania ruchem kolejowym. Wyższe harmoniczne w prądzie trakcyjnym wpływają negatywnie na podzespoły podstacji trakcyjnych, a przez transformatory trakcyjne na elementy publicznej sieci elektroenergetycznej, powodując degradację ich parametrów [5,7]. Ponadto, mogą one wprowadzać zaburzenia do urządzeń włączonych do publicznych i kolejowych sieci energetycznych.…”

Influence of Commutational Interferences on the Analysis of Harmonics in the Traction Current

“…Th e majority of national studies and publications refer to the same issues as global publications, but, for obvious reasons, the issues concerning the 3 kV DC traction, which is utilized in Poland, are most oft en addressed. Due to the relatively low permissible limits of disturbances for railway signalling equipment in Poland [2], frequent subjects of the publications are: analyses and studies concerning harmonic content in the traction current [6,7]; the issue of disturbance reduction with passive fi lters [16,17] and active fi lters [17]; analyses and studies concerning the struc-ture of the power supply system and power control methods utilized in traction vehicles [12,13]; as well as analyses and tests of the magnitude of magnetic fi elds generated by the vehicles in terms of their infl uence on the track occupancy checking devices using wheel sensors [1,2].…”

“…Current and voltage harmonics which are present in the overhead contact line have a direct eff ect on railway infrastructure equipment, in particular on signalling equipment. Higher harmonics in the traction current negatively aff ect the components of traction substations and, through traction transformers, the components of the public power grid, causing degradation of their parameters [5,7]. Moreover, they may introduce disturbances to the devices connected to public grid and railway power networks.…”