城市轨道交通供电系统谐波分布研究

城市轨道交通供电系统谐波分布研究

艾擎鹏

深圳地铁集团广东518000

摘要：如今，社会经济高速发展，在一定程度上推动了我国交通事业的进步，交通事业的发展对社会经济的提升也具有促进作用，是其重要内容。城市交通的稳定运行与供电系统有着直接关系，确保供电系统的运行稳定，也是保证城市轨道交通的顺利运行。

关键词：城市轨道交通；供电系统；谐波分布；研究分析

城市轨道交通是通过中压环网、牵引供电系统、动力照明供电组合而成的，推动着城市交通行业的进步。而城市电网在城市交通轨道供电系统中也具有重要影响，是其关键与中心，发挥着提供电力能源的作用，能够起到降低压力、整流、电力输送的效果，确保电网系统安全、稳定运行。

一、城市轨道交通供电系统谐波分析

（一）谐波出现原因

因为电力系统内有非线性构建和负载，可以作为储能构建应用。不过，在具体应用阶段，电压与电流波形会出现较大变化，对城市轨道交通牵引供电系统具有较大影响，影响着应用有效性。城市轨道交通供电系统内的谐波和城市轨道交通牵引有着直接联系，其谐波的产生主因为整流机组而造成的。24脉波整流也是一种先进有效的整流形式，网侧电流内包含23、25次或以上特征的谐波，制约着非理想因素，非特征频数的谐波也是不可避免的。24脉整流形式包括5、7、11、13、23、25次谐波。想要保证机组的有效应用，还应该根据有关需求与质量检测报告内的数据进行电气设备质量检测。城市轨道交通供电系统是由较多电力设备构成，在具体应用时将产生较多无功功率，产生较多谐波影响着有关设备运行，对电网的稳定运行具有直接影响。

（二）谐波模拟计算

在进行谐波模拟计算阶段，第一，展开计算条件的合理设定，保守假设定为110Kv，系统短路容量设定为2000MVA，把城区中的110kv变电站的变压器容量设定为150MVA,短路阻抗设定为10.5%。中压环网电缆是通过35kv单芯95mm2、120mm2电缆值，牵引变电所整流的机组是高次谐波电流源。针对110kv侧国家电网系统来说，主变电所视为独立的谐波源。因为不同变电所的容量具有较大差异性，使得国家电网的贡献率具有一定不同。系统谐波制约的指标包含：总谐波畸变率与第n次谐波的HRln。在理想条件下，HRln=,lh/ll；THD=lh/ll。其中，ll为最基波有效参数。针对不同谐波源，共同节点位置的最小段路容量和基准容量具有一定差异性，还需要按照：ln=SKL/SK2×lph进行谐波电流更改。

二、谐波影响因素研究

一般状态下，不同牵引变电所利用的是24脉波整流机组，应在远期集中最小时或是电力系统最小运行状态下展开谐波电流计算，应把谐波的标准参数保持在有效范围中进行滤波装置预留方式完成。其影响因素包含：首先，保证计算得出的谐波电流参数在规定标准范围中，应假设系统状态下进行计算。其次，轨道线路扩展，提高系统容量。因为地铁内部系统值是不断变化的，使得系统谐波参数也不断的变化。最后，保证谐波影响计算在科学化条件下展开。因为轨道交通的牵引负荷变化波动较大，造成负荷出现变化使得谐波加剧。

三、城市轨道交通牵引供电系统谐波优化案例分析

（一）高脉冲数的整流脊柱与Y/

通过Y/接线形式可以抵消3的整数倍的高次谐波，可以保证电网内的谐波电流在奇次谐波。整流机组出现的谐波次数和整流机组输出的脉波数影响较大，可以反映出整流机组的谐波电流频数。一般状态下，将会通过n=K×P±1代表，整流机组脉波数大，其谐波就会降低，影响也会逐渐降低。利用24脉波整流机组能够降低11.13次谐波含量。因为整流机组谐波频数较大，保证谐波输送途径还需要进行供电网络基础状态的计算。

（二）设置有源谐波调节装置

随着科学技术的发展，有源谐波调节装置的出现得到了广泛推广与应用，对城市轨道交通供电系统具有重要作用。在其安装阶段，应将其固定在一些谐波频段中，利用非线性负载出现的谐波展开样本提取与研究，进而完成对电网车侧送与非线性负载产生的谐波相反的谐波，这对谐波的抑制有着重要影响。根据电网具体运行状态进行电压与电流波形的相位角节能型调节，对更正电流波与提升功率因素起到至关重要的作用。

（三）城市轨道交通谐波治理案例

图一，归算至实际参数的谐波电流数据表格

通过数据看出城市轨道交通环控谐波状态，谐波电流畸变率通常在30%。根据波形变化状态分析，治理前畸变严重的非正弦波，变为标准正弦波形，电压降低到1.4%、谐波电流吸收率为92.9%。在后续谐波治理项目分析时还应给予高度重视。

结语

综合分析，笔者分别从：城市轨道交通供电系统谐波分析、谐波影响因素研究、优化方法，三分方面进行分析。通过提高对变压器与整流器结合方式进行谐波根源整治，有效解决了关键范围的封堵与疏通。利用系统谐波展开动态控制与处理，减少不同谐波的素质，降低特征谐波含量，保证电力系统的稳定运行。

参考文献

[1]夏聘.关于城市轨道交通供电系统谐波分布的探讨[J].电子制作,2016（16）.

[2]赵大伟.城市轨道交通供电系统谐波分析及抑制方法初探[J].轨道交通装备与技术,2015（04）.

[3]米秋实,高晓蓉,黄小红,朱宏娜.城市轨道交通电力系统谐波抑制技术研究[J].电气化铁道,2014（03）.