13.3.1 概述

在牵引接触网中，下列干扰参数为有效参数：

—牵引供电网电压，用表1.1所示的标称值和公差以及其生成的电场来描述;

—工作电流及相关磁场;

—短路电流，以及可能发生短路的有效持续时间;

—工作电流的高次谐波;

—由受电弓和接触线或钢轨之间产生的电弧，以及牵引供电网或牵引车辆的切换引起的任何高频干扰电磁常

接触网的电路状态决定着电流和电压值。干扰源的几何位置，如接触网与受干扰线路或系统间的相对位置也是相关因素。

13.3.2 工作电流和短路电流

一个供电臂中流过的工作电流是确定对其他系统产生影响的基本参数。对常规轨道交通而言，如果不知道确切的线路工作电流图，也许可以从线路的单位电能需求P'推导出沿供电臂工作电流变化的情况。第10.4节详细讨论了普通和高速铁路线的工作电流。

在接触网中，任何接地连接都将会引起短路，可以通过表11.2来计算单相交流电气化铁道系统的短路电流。第11.1.1.4节对铁路牵引供电网的短路电流作了更深入的讨论。

13.3.3 高次谐波

13.3.3.1 概述

在交流和直流电气化铁道系统中可能会产生的电流高次谐波和电压频率，这是由各种耦合作用引起的，也会产生干扰。由高次谐波引起的干扰首先取决于电力牵引车辆中所采用的功率控制原理。当把接触网作为潜在干扰源来评估时，尤其是在直流牵引系统中进行这方面的考虑是很重要的。

13.3.3.2 单相交流电气化铁道

在交流电气化铁道供电网中存在两种谐波来源，首先是功率电子电路，其次是变压器。目前，功率电子电路主要用在牵引车辆功率控制方面。将来，它们将作为固定牵引供电设备中的变流器起到更重要的作用。　变压器既可以用在固定设备中，也可以用在牵引车辆中。在这两种谐波源中，导致高次谐波生成的原理是不一样的。在变压器中，磁性材料的

图13.3 变压器铁芯磁通量： 一个周期及相应的幅频图

饱和效应引起的磁通量将偏离标准的正弦波。图13.3表示的是变压器铁芯的磁通量的一个周期和处于稳定工作状态下相应的幅频图。　变压器具有明显的低通特征，即随着频率升高，高次谐波的幅值几乎是按指数下降。

在功率电子电路中，非正弦电流和电压是功率电子元件开关作用的结果。从简单的整流器控制到三相交流驱动技术，伴随着这种功率电子发展的是描述稳定状态下各种幅频图的各种数学模型的开发 (见 [13.3]、[13.4]、[13.5]、[13.6])。举一个例子，图13.4中表示的是四象限驱动控制信号相对于基波的电压波谱。

图13.4 功率控制电路输入电压相对于基本电压U1的振幅频率波谱

不能采用基于固态的模型来描述牵引供电和牵引车辆之间的相互作用。列车沿着线路运行意味着电流和电压的基本波形的幅度是随着时间和距离的变化而变化的。偶次高次谐波生成也只能用这样的物理学方法来解释。进一步的研究表明：

—铁路牵引供电网中因发电设备采用频效功率控制而产生的频率变化不会生成高次谐波;

—牵引接触网中高次谐波的幅度是随着时间和位置变化的，并且可以借助它们之间的线性关系得到各区段的幅度近似值。

基于上述这些简化方法，就有可能采用半静止模型来定性地描述铁路牵引供电网中的谐波生成。而且，只要考虑到了既有边界条件 [13.7]，距离关系和时间关系相比，通常是可以忽略的。

图13.5举例说明了描述牵引车辆的高次谐波生成和传播的模型。相对于基本波形，用牵引车辆的位置和产生或消耗的视在功率来描述铁路牵引供电网模型的特征是恰当的，这就是说只需要考虑图13.5的上面部分中表示的基本频率模型的牵引车辆电压Utrc.1和电流Itrc.1。尽管如此，这一点并不适用于高次谐波的生成。从图13.5的下面部分可以看出，牵引车辆本身就有高次谐波源。这表示可以用于高次谐波计算的模型必须包含牵引车辆的所有电气设备。由于存在着不同的结构，比如变压器，在基本频率时它是无源器件，但相对于高次谐波它是有源器件，所以按照图13.5中的方法，采用不同模型来近似描述基本频率特征和高次谐波是适宜的。在铁路交流牵引供电网中的特定位置处产生的谐振是一个与高次谐波频率传播和影响有关的特殊问题。对于给定的频率，一般来说谐振点发生在供电网有效电抗为零的任何地方。即使某个电磁干扰源位于这个位置，也只有在供电网有效电抗不衰减的情况下，明显的谐振现象才是实际问题。列车沿着线路运行引起供电网中移动的和临时的谐振，是很难确定其位置的，因此预防措施是很有限的。

图13.5 用于计算高次谐波生成的基本频率的牵引车辆电气等模型的结构

Utrc—车辆电压;

UTr—变压器电压;

Uh—Tr1与Tr2之间的电压;

UPC—功率控制电压;

Itrc—车辆电流;

Iv—变压器电流;

ZOHL—接触网阻抗;

ZTr1，2