地铁低压配电系统谐波分析及治理研究

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1、地铁低压配电系统谐波分析及治理研究摘要：本文首先分析了地铁低压配电系统谐波的现状，提出了谐波对地铁系统的影响，针对加强地铁低压配电系统谐波治理措施进行详细探析。关键词：地铁低压配电系统；谐波分析；谐波治理中图分类号：U223文献标识码：A引言随着电力电子设备在低压配电系统中的广泛应用，低压配电中的电能质量越来越受到关注与重视。科学的不断进步，带来大量先进的电子电气产品，应用于地铁中，其中大部分都为非线性负荷。而地铁是一类负荷，对电力的持续性和稳定性要求极高。因此，合理的地铁低压配电设计显得尤为重要。一、地铁低压配电系统谐波的现状分析6我国在有源电力滤波器方面的研究

2、是在20世纪80年代后期开始的，继发达国家之后，我国的一些高等院校和研究机构开始运用有源电力滤波器进行谐波治理的研究。这些基于有源滤波器的研究在电网谐波治理方面取得了一些理论成果，但与电子工业发达的国家相比仍有一定的差距。国内地铁低压配电系统谐波治理问题仍是一个新课题，地铁建设、设计和运营等相关部门均无成熟经验。因此，深入分析地铁低压配电系统的谐波源分布，进行地铁谐波数据现场测试和仿真计算对比分析，开展基于APF的地铁低压配电系统的谐波治理方案研究，对于以后的地铁设计、运营都具有一定的理论支持和指导意义[1]。二、谐波对地铁系统的影响分析1、谐波对供配电线路的影响

3、在电缆配电的情况下，谐波电压以正比于其幅值电压的形式增加了介质的电场强度。这一影响增大了局部放电、介损和温升，缩短了电缆的使用寿命，增加了事故次数。电缆的额定电压等级越高，谐波引起的上述危害也越大。谐波电流流过导体表面时会产生集肤效应和邻近效应。这两种现象都会使线路或设备产生更多的附加发热，从而影响绝缘寿命。除此之外，由于谐波电流会产生较高频率的电场，这种情况下绝缘的局部放电加剧，介质损耗显著增加，致使温升增加，也会影响绝缘寿命。2、谐波对于通讯系统的影响谐波对通信系统的干扰是一个在国际上十分被重视的问题，对此己进行了充分的研究并制定了相应的标准。谐波干扰会引起通

4、信系统的噪声，降低通话的清晰度。干扰严重时会引起信号的丢失，在谐波和基波的共同作用下引起电话铃响。3、谐波对地铁安全运行的影响6地铁系统谐波治理能带来的经济效益是综合、长期的一个过程。谐波治理对地铁车站低压配电系统运行安全性的巨大帮助。地铁车站的主要用电负荷包括:环控系统、照明系统、电(扶)梯、信号、通信等。在地铁配电系统中存在大量的谐波源设备，如节能灯、软启动器、变频器、UPS不间断电源、EPS应急照明系统等等。单个的谐波源造成的危害是比较小的，但不经治理的谐波汇集到400V母线时，经过电容器放大过的谐波会传入其他设备引起其他设备跳闸，会对系统的安全稳定运行造成

5、危害。目前在我国，采用电力电子技术的各种新设备、新技术越来越多。由此导致的谐波危害发生频率也逐年增高。谐波治理己成为国民经济发展过程中一个必须要面对的问题[2]。三、地铁低压配电系统谐波治理措施1、加强谐波的治理能够消除地铁中的一些安全隐患。1.1消除谐波污染对通信、信号等直接影响行车的特别重要用电负荷的影响;1.2消除或降低谐波引发中性线过载而导致电气火灾发生的可能;1.3降低地铁低压配电系统对上级电网(包括自用变压器)的污染。2、地铁低压配电系统谐波治理措施：谐波就地补偿方式。6所谓就地补偿方式，就是将滤波器安装在谐波源的交流进线处，通过滤波器就近补偿谐波，达

6、到彻底消除谐波危害的目的。主要适用UPS等产生大量谐波的设备。2.1案例项目背景:某车站主要负载为大容量UPS及电脑，UPS向负载提供稳压精度高、波形失真小的高质量电能，但由于UPS是非线性负载，UPS中的整流充电过程中产生大量谐波电流，这些谐波：第一，会影响到计算机网络中来，造成网络莫名其妙的雪崩停机、出错等；第二，其产生的谐波电流能够被无功补偿柜的电容器放大了产生了过电流而跳闸；第三，这些谐波反过来又使UPS中的蓄电池中的极板加速氧化，而逐渐失效，严重的将根本起不到不间断电源的本身作用。2.2治理方案:采用就地谐波补偿方式。由于通信、信号等负荷安全性要求高，如

7、在变压器下做集中补偿，虽能避免对上级电网的谐波污染、消除或降低电气火灾的发生几率，但无法消除谐波源对这些重要负载的威胁，因此，对这些重要负荷，在地铁车站低压配电系统中最好尽量选用就地补偿模式，就地采用有源电力滤波器可将谐波危害消除在源头。如图1所示。图1就地补偿方式3、地铁低压配电系统谐波治理措施：谐波集中补偿方式。6所谓谐波集中补偿方式，就是在用户用电系统与电网连接点处加装谐波补偿设备，一般选择在用户的变压器低压侧，紧邻变压器安装。如图2所示。图2集中补偿方式4、地铁低压配电系统谐波治理措施：重要负载分类与集中补偿方式相结合方式。综合2、3节所述：谐波就地补偿方

8、式能够很好