有源滤波器在地铁行业中应用

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1、有源滤波器在地铁行业中应用　　摘要：改革开放以来我国的电气化铁路获得迅速发展目前全国铁路机车已经超过近万里遍及全国十八个省（自治区、直辖市）电网。地铁越来越接近人们的生活，在我国地铁的发展有很大的前景。关键词：有源滤波器;地铁;供电系统;负荷;谐波;中图分类号：U231文献标识码：A前言随着现代科学技术的不断发展和新技术新设备的涌现，接入电网中非线性电压-电流特性的电器设备数目日益增加。在地铁系统中，通信信号，综合监控，自动售检票等设备负荷的UPS直接电流，牵引整流机组、各类变频空调、电梯和扶梯、节能灯等各类电子设备也大量接入到电网中，这些非线性负载产生的谐波电流在电网的阻抗

2、上产生的谐波与电网的基波叠加引起畸变。由于这些谐波源的存在导致电铁系统中的配电不稳定，会增加线路消耗，影响自动控制装置和继电保护装置的正常运行、增加测量仪表的侧脸误差、产生额外的热损耗、降低用电设备的安全性、干扰通讯信号等。众所周知，电力铁路在如今承担这相当重要的客运任务，也是时时在运行的客运工具，所以谐波治理是十分重要的。地铁供电系统及负荷分析7地铁供电系统的组成地铁的供电系统取决于城市电网，通过城市电网电力系统和地铁供电系统实现输送和变化。然后以适当的电压等级供给地铁的各类设备。在地铁供电系统中根据用电性质的不同，地铁供电系统可分为两大部分：由牵引变电所为主组成的牵引供电

3、系统和以降压变点所为主组成的动力照明供电系统。牵引供电系统主要由主变电所、牵引变电所、接触网、电力监控、供电揽网等组成。提供地铁车辆的牵引动力电源。动力照明供电系统主要由降压变电所、低压母线排、配电设备、线缆、有点设备等组成。提供地铁机电设备动力电源和照明电源。此外，还设置有地铁应急电源系统，如小型发电机及EPS电源、UPS电源等。负荷分析地铁负荷靠近城市负荷中心，在地铁变电所与城市区域变电站的接口处，地铁配电向公用电网注入谐波一直是电力部门所关注的问题，下面我们就对牵引供电系统和动力照明供电系统这两大类设备对电能质量的影响作详细的分析。1牵引负荷的分析7机车用电。机车需要直

4、流供电，为典型的非线性负荷，机车运行时，本身将通过接触网和降压站换流器向电网反馈谐波电压或谐波电流；机车的辅助电机、空调和通风系统、照明、监控诊断系统和蓄电池等用电设备电源均由机车辅助静止逆变器提供，取自机车牵引直流电，均为非线性负荷，同样会产生谐波。2机电设备系统用电负荷分析环控系统的空调、低压配电系统的照明、扶梯及电梯系统、弱电控制系统的乘客资讯系统（PIS）、门禁系统、综合监控系统、屏蔽门系统、给排水系统和其他系统等。地铁站机电系统中的空调、电梯、照明等系统，越来越多的考虑到节能需求，使得大量非线性电力电子装置应用其中，如变频空调、变频调速电梯、节能灯、UPS等等，将会

5、产生更多的谐波。使得地铁站的电能质量问题愈加严重；根据以上对地铁站的分析其主要问题电能质量有：a谐波；b无功功率c三相不平衡。而其中以谐波问题最严重3谐波对地铁供电系统的危害谐波对无功补偿系统产生干扰、降低功率因素甚至引起误跳闸、诱发谐振，使无功补偿电容器过热甚至击穿，继电保护装置误动作影响电能计量等一系列危害车站配电系统复杂，强电、弱电多个系统并存，高压、低压多钟电压等级并存，交流、直流多种供电制式并存，把谐波消除在源头是保证供电系统安稳运行的重要举措。7地铁谐波不但影响了电网电气设备的寿命同时也缩短了电气化铁路自身的寿命。当牵引系统谐波频率与输电系统的固有频率重合叠加是可

6、能放大谐波分量增加设备的附加损耗和发热，造成设备故障。因为地铁负荷都是靠近城市中心负荷的，谐波注入电网会对邻近的民用电网造成很大的干扰，也会对邻近的通信系统造成干扰，最重要的是对自身的危害非常严重，因为地铁的控制中心，他向外界发出的信息不能有半点误差和延迟，否则会造成无法估量的损失。地铁的服务设施为乘客提供方便快捷安全服务，在这人员密集的场合出现电梯故障、停电、报警失灵都会造成现场混乱乃至生命安全。所以地铁的低压通讯系统要有高质量的电能来保驾护航。为乘客提供一个安全的乘车环境。抑制谐波干扰的措施采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波电流，是抑制谐波污染的有效措施，也是目前

7、配电系统使用最广泛的抑制谐波方法。该装置主要分为无缘滤波器和有源滤波器。7无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧，由L、C、R元件构成谐振回路，当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可组织该次谐波流入电网，由于具有投资少、频率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，该种滤波器是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但由于无源滤波器的滤波特性由配电系统和滤波装置的阻抗比决定，因而存在以下缺点：a滤波特性受供电系统参数的影响较大；b只能消除特定的几次谐波，并且会对某次谐波有放大的可能，达不到理