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随着我国轨道交通的发展,电气化铁路线路不断增加,形成了枢纽地区牵引变电所同时为多条线路供电的新情况。与普通牵引供电系统不同,枢纽牵引供电系统同一母线上连接的供电线路数量(长度)大幅增加。由于每条供电线路中存在的分布电容、电感与系统中感性设备耦合,枢纽牵引供电系统产生了多个谐振,而这些谐振的存在极易造成更为复杂的多谐振点谐波谐振问题。另一方面,枢纽牵引供电系统的线路上运行着不同传动类型且数量众多的电力机车或动车组,由于列车输出的谐波频段范围差异较大,多种不同传动类型列车的交互运行造成了枢纽牵引供电系统更为复杂而丰富的谐波问题。因此,这些因枢纽牵引供电系统多供电线路、多种不同传动类型列车交互运行而带来的新的谐振与谐波问题,极易引发供电设备损坏,严重威胁着枢纽地区的铁路行车安全,亟需围绕枢纽牵引供电系统谐振与谐波特性及谐波治理问题展开深入研究。本文针对上述问题,首先根据枢纽牵引供电系统的拓扑结构和电气参数,建立了完整的枢纽牵引供电系统数学模型,并着重考虑了多供电线路与枢纽牵引变电所之间的二次侧供电馈线,为后续的研究奠定基础。在已建立的模型基础上,应用谐振模态分析的方法,分析了枢纽牵引供电系统谐振特性,着重研究了供电线路、牵引变压器、运行列车等不同因素对枢纽牵引供电系统谐振的影响。并应用谐振频率与阻抗敏感度分析的方法,定量分析了各个影响因素的谐振敏感度,揭示了影响谐振变化的最敏感元件。分析结果表明,枢纽牵引供电系统产生了 2类新谐振,即由单个谐振点构成的位于低频区域的主谐振和由多个谐振点构成的位于高频区域的谐振带;枢纽牵引变压器的等效电感对主谐振影响明显,运行列车的等效电感对谐振带影响最大。根据不同传动类型的电力机车和动车组实测数据,结合枢纽牵引供电系统模型,利用谐波潮流计算的方法,分析了在不同运行工况下枢纽牵引供电系统的谐波特性。分析结果表明,枢纽牵引供电系统的谐波问题主要由不同传动类型列车交互运行所导致的且频带分布不同的特征谐波问题以及由枢纽牵引供电系统中主谐振和谐振带频率与不同传动类型列车注入谐波匹配所导致的谐波谐振问题。以上述枢纽牵引供电系统谐振与谐波特性的研究结果为依据,对比分析了 5种无源滤波器的特性及对系统阻频特性的影响,设计了两种谐波治理方案,并利用滤波效率、设备成本指标进行了评估。研究结果表明,设计的基于C型滤波器与单调谐滤波器组合的治理方案能有效治理枢纽牵引供电系统谐波,提高了滤波效率,确保了枢纽牵引供电系统的安全稳定运行。