地鐵

地軌道 交通系統(tǒng)的用電設(shè)備繽紛復(fù)雜，其中像電力機(jī)車、空調(diào)水泵及風(fēng)機(jī)、電梯、機(jī)房網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、UPS、 燈光調(diào)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和其他電力電子設(shè)備分布在整個(gè)地鐵的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)。造成了惡 劣的諧波環(huán)境，對(duì)保證電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全正常運(yùn)行造成了極大的威脅。

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. 軌道交通存在的問(wèn)題

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(1)  軌道交通的供電系統(tǒng)是比較特殊的單相供電，這樣導(dǎo)致了三相的嚴(yán)重不平衡；

(2) 電鐵軌道交通供電系統(tǒng)是經(jīng)大功率整流橋整流輸出后供機(jī)車取流牽引，目前國(guó)內(nèi)電鐵機(jī)車都 是采用直流斬波器作為牽引機(jī)車直流電源整流系統(tǒng)，機(jī)車牽引取流時(shí)負(fù)荷變化劇烈及快速，產(chǎn)生 大量 11 次、13 次諧波電流；

(3) 其次是站用變頻器、UPS、開(kāi)關(guān)電源大量非線性負(fù)荷（3 次、5 次、7 次等），且隨著節(jié)能的需 要，變頻負(fù)荷所占比重逐年提高。變頻負(fù)荷逐年增加，其產(chǎn)生的諧波電流也在相應(yīng)增加。

(4) 電力機(jī)車頻繁啟動(dòng)、加速、制動(dòng)使得系統(tǒng)無(wú)功快速變化，諧波存在也增加了系統(tǒng)無(wú)功的損耗， 致使功率因數(shù)變化不定且低下。

(5) 根據(jù) GB50157-2003《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，地鐵動(dòng)力照明供電系統(tǒng)應(yīng)采用并聯(lián)電力電容器作為無(wú) 功補(bǔ)償裝置。從理論上，該電力電容器無(wú)論在基波下還是在諧波下均表現(xiàn)為容性，因此，對(duì)于不 論是來(lái)自于配電變壓器高壓側(cè)的諧波還是來(lái)自于低壓變頻負(fù)荷產(chǎn)生的諧波均會(huì)起到放大作用。其 放大作用已被國(guó)內(nèi)多個(gè)地鐵系統(tǒng)的實(shí)測(cè)結(jié)果所驗(yàn)證。

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. 諧波產(chǎn)生的危害

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(1) 影響動(dòng)力電氣設(shè)備的正常工作，除了引起附加損耗外，還可使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱，使電容 器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致變壓器燒毀、電纜放炮、電容器擊穿 等故障；

(2) 會(huì)引起系統(tǒng)中局部并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，使前述的危害大大增加，甚至引 起嚴(yán)重事故；

(3) 會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)內(nèi)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤操作，如保護(hù)開(kāi)關(guān)誤跳閘，導(dǎo)致部分線路斷電；

(4) 使電力系統(tǒng)內(nèi)計(jì)算機(jī)等精密設(shè)備無(wú)法正常工作；

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. 軌道交通系統(tǒng)諧波解決方案

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采用APF變電站集中補(bǔ)償方式， 有源濾波器具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度小于 20ms，濾除 2-21 次諧波，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的諧波電流，控制命令裝置發(fā)出反向相等的諧波電流，平衡系統(tǒng)諧波電流，濾除系統(tǒng)諧波電流，去除系 統(tǒng)諧波電流，去除諧波損耗，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，平衡三相電壓，補(bǔ)償無(wú)功損耗。

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. 應(yīng)用案例

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某城市軌道交通系統(tǒng)，變電系統(tǒng)的諧波治理采用集中補(bǔ)償方式。

由投入濾波器前后電網(wǎng)電流波形可以清楚地看出，電網(wǎng)電流諧波絕大部分被濾除掉，波形已 經(jīng)為正弦波，總電流由 2343A 降低為 2240A，電流有效值降低 4.3%；總的電流畸變率由 25.2%降 為 3.3%，補(bǔ)償率達(dá)到 89%，功率因數(shù)由 0.95 提高到 0.99。對(duì)照國(guó)標(biāo)電網(wǎng)諧波電流允許值可以清 楚地看出，補(bǔ)償前各次諧波電流明顯超過(guò)國(guó)標(biāo)要求數(shù)倍，補(bǔ)償后各次諧波電流均能達(dá)到國(guó)標(biāo)要求。 對(duì)于軌道交通供電系統(tǒng)，安全運(yùn)行是第一位的。有源濾波器投入后，配電系統(tǒng)諧波得到了很好的 抑制，提升供電系統(tǒng)的供電可靠性，消除諧波對(duì)軌道交通系統(tǒng)的供電影響，保障了城市軌道系統(tǒng) 的安全運(yùn)行，改善了電能質(zhì)量，總體提升了軌道交通系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行效率和電力能源的使用效率。