2江苏省电力公司苏州供电公司 江苏苏州 215000
摘要：随着社会经济发展，构建和谐的城市配电网已成为城市建设的关键，而城市轨道交通供电系统是其中重要的一项，可将安全可靠的电能提供于城轨列车和动力照明设备，同时其中产生的电力谐波问题难以避免。本文通过综述详细说明轨道交通供电系统电力谐波的概念，分析其对轨道交通供电系统产生的影响，并给出治理办法，希望对轨道交通供电系统的完善有所裨益。
关键词：轨道交通；供电系统；电力谐波；分析研究
近年来，各大中型城市公共交通拥堵状况极为常见，已经成为城市建设的主要问题，城市轨道交通是公共运输系统铁路化的产物，以安全节能、舒适快捷等优点成为重要的交通运输工具，其安全运行需要稳定的外部电源支持，因此了解其难以避免的电力谐波问题产生的原因和处理办法就显得尤为重要。
1 轨道交通供电系统电力谐波
标准正弦波是理想电力网络电压和电流的波形，但是在实际的运行中会出现波形畸变，主要是由于电力系统中某些用电设备和负荷的非线性特性导致，由此出现谐波，其频率与基波标准的50Hz不同，谐波频率是基波频率的整数倍，二者为正比关系，谐波次数为谐波频率和基波频率的比值。城市轨道交通供电系统中常常有牵引整流机组和逆变器，这些非线性设备和负荷是产生谐波的主要原因，其次数由整流器脉波数而定，计算公式为：n（谐波次数）=k（正整数）×m（整流器脉波数）±1，根据公式可发现，12 脉波整流机组一般产生11、13、23、25次及以上次数的谐波，24脉波整流机组一般产生23、25及以上次数的高次谐波[1]。
2 轨道交通供电系统电力谐波的影响
在调研中发现，我国轨道交通供电系统谐波超标比例非常高，且含有大量的高次谐波，对供电系统、机电系统都会产生影响。
2.1电力谐波对供电系统的影响
轨道交通供电系统各级电压均无法避免高次电力谐波的产生，产生的谐波也会对系统和设备产生影响，具体如下：①节能装置的大量使用使得谐波电流随之增加，以变频器为例，会导致谐波大量产生并注入电网，会产生谐波损耗，导致公用电网电能质量和供电安全问题；②作为一个复杂的配电网络，谐波潮流会出现无功潮流分布，系统功率因数变小，易产生线损，会使得电缆温度过高而老化绝缘，变压器额定容量变小；③谐波电流注入低压无功补偿电容器易因为过载而导致故障，故障多为漏油、鼓肚、烧毁等现象[2]，此时需要对400 V低压系统原无功补偿装置进行改造，否则轨道交通低压供配电系统的安全和经济运行会受到影响；④在供配电系统网络运行中，可能会出现高次电力谐波潮流的不合理流动，这种现象的发生使得继电保护装置或断路器误动频率增加，从而引起区域性停电，影响车辆安全运行；⑤高次谐波会对系统设备造成损害，特别是各种测量仪表、敏感设备等，损害会使得误差升高，降低了供电系统准确性。
2.2电力谐波对机电系统的影响
电力谐波会对机电系统产生影响，具体如下：①谐波的大量产生会干扰到轨道交通牵引机车驱动电机，易产生机车安全交通事故；②对于弱电系统电子设备而言，大量高次谐波会形成极强的干扰，包括FAS（防灾报警系统）、AFC（自动售检票系统）等[3]；③大量电力谐波会使设备电动机出现震动和噪声，影响其运行效率，特别是车站通风空调设备、电梯等区域，若不进行有效治理，电动机使用寿命会大打折扣。
3 轨道交通供电系统电力谐波的治理办法
鉴于轨道交通供电系统电力谐波的危害性，从设计到运行的各个阶段都需要做好防治工作，具体包括：①注入公共电网的谐波需满足国家谐波标准；②在滤波装置中设置土建和电气接口预留；③在两段降压变电所400 V母线上安装滤波装置，达到滤波效果，控制高次谐波量值；④采用无功补偿的方式提升功率因数，提升电力质量；综合上述防治办法，可采用串接电抗器无功补偿和有源滤波器并联系统用于其中，起到治理目的，其系统构成图如下图1所示，系统包括电源系统、补偿主回路、驱动电路等，而400 V系统达到了无功补偿、增大功率因数、控制高次谐波量数的目的，起到了滤波作用，在具体的运行中需考虑到参数选择和计算，依照装置情况和设计指导意见进行科学合理的选择。
论文作者:徐煜1,毛静怡2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/7
标签：谐波论文; 供电系统论文; 轨道交通论文; 电力论文; 系统论文; 基波论文; 频率论文; 《基层建设》2017年第29期论文;