摘要：低压配电系统是维持配电管理系统与城市轨道交通系统正常运行的重要保证，谐波问题对于低压配电系统运行的稳定性产生了诸多不利影响。本文首先介绍了城市轨道交通低压配电系统的特点，之后分析了谐波对轨道交通低压配电系统产生的影响，并提出了有效的治理措施，提升轨道交通低压配电系统运行的效率和质量，进而满足人们对城市轨道交通运行稳定性的要求，促进我国交通事业的繁荣发展。
关键词：城市轨道交通；低压配电系统；谐波治理
引言
随着国家社会经济的飞速发展以及人口数量的不断增长，对于城市轨道交通的建设规模与数量都提出了更高的要求。当前阶段，低压配电系统谐波问题是影响城市轨道交通稳定运行的重要因素。系统中谐波过多，会对轨道交通系统运行的效果带来不利影响。因此，交通建设人员与电气设计人员需要依据城市轨道交通的特点及低压配电系统设计与运行的要求，提出切实可行的治理措施，以便有效降低谐波问题对低压配电系统带来的不利影响。
1城市轨道交通的基本特点
城市轨道交通的运行过程存在着较大的复杂性，为保证其正常运行，需要工作人员做好各个系统之间的协调配合工作。城市轨道交通运行的过程中，轨道交通车辆变频系统与低压配电系统变频负荷均会导致不同程度的谐波问题。其中，牵引谐波系统通过采用等效二十四脉波整流方式，在其运行的过程中只会产生较少的谐波。因此，轨道交通车辆变频系统运行过程中产生的谐波对整个城市轨道交通系统运行稳定性的影响不大。但是，随着城市轨道交通建设规模与数量的增加，为提升轨道交通运营水平，引入了数量和种类繁多的变频节能设备，变频设备的增多会导致各系统运行过程中产生的谐波量持续增加，对轨道交通低压配电系统的正常运行造成了诸多不利的影响，进而影响到轨道交通系统运作的稳定性。
轨道交通低压配电系统的电负荷主要来自牵引负荷和低压动力照明负荷。其中，由于城市轨道交通的正常运行需要利用牵引负荷来为电动车提供基本的电力来源，因此牵引负荷在轨道交通低压配电系统中发挥着不可替代的作用。通常情况下，牵引负荷通过整流机组为电动车提供电力支持，而此时，谐波含量就会随着整流机组脉波数的提升而持续减少，进而降低对轨道交通低压配电系统运行的影响。轨道交通低压动力照明负荷的作用是为轨道交通系统中的给排水与消防设备、通风空调设备以及电梯、屏蔽门等设备提供电力支持，在这些设备运行的过程中也会产生不同程度的谐波。特别是随着国家倡导的节能减排理念的不断深入与实施，变频设备逐渐替换了直启动设备，进而使得谐波含量随着变频负荷比重的增加而持续增长。以往传统的电力系统的接线方式中，纯电容器会对谐波进行放大，尤其在负荷侧谐波与系统侧电抗以串联和并联的方式进行连接时，其产生的较大谐波是造成轨道交通低压配电系统运行不稳定性的重要因素。
2低压配电系统谐波问题对轨道交通系统的影响
城市轨道低压配电系统产生的谐波能够在很大程度上影响轨道交通系统运行的稳定性。首先，轨道交通地铁站中同一个配电网络不同设备的运行过程中会产生较多附加的谐波损耗，在增加设备耗电量的同时也在很大程度上降低了电气设备的使用效率，进而增加了整个系统的运行成本。其次，城市轨道交通低压配电系统中谐波量的增加，容易发生由于高频电流经过导致系统电气回路开关发生误动作的现象，进而导致系统发生混乱，影响城市轨道交通的正常运行。此外，低压配电系统中谐波含量的增加会极大干扰整个城市轨道交通系统的信号传输，进而影响信息传输的效果，有可能导致城市轨道交通信号、通号、监控等信息网络出现延迟，采样信息失真等问题的发生。以上阐述的几种情况都是谐波量增加可能对城市轨道交通系统运行稳定性造成不利影响的原因，随着国家现阶段节能减排理念的倡导，变频设备陆续替换轨道交通地铁车站中的直启设备，低压配电系统谐波量逐渐增加，仅以原先的谐波补偿措施，不足以满足日益增长的谐波补偿量要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我国以往的城市轨道交通低压配电系统运行的补偿方案，无法完全满足当下对谐波治理的要求，因此，轨道交通建设人员与电气设计人员需要进行协调配合，对轨道交通的低压配电系统谐波处理措施进行升级与改造，进而保证城市轨道交通运行的安全性和稳定性。
3城市轨道交通低压配电系统谐波治理措施
3.1无源方式
在传统的城市轨道交通低压配电系统运行的过程中，容易产生谐波被放大至原本的几倍甚至几十倍的现象。因此，为提高低压配电系统谐波治理水平，首先需要对单体电容器进行有效调整。通常情况下，需要在无功补偿装置中将电抗器以串联的方式进行连接。采用这样的方式能够在较少的资金投入的情况下有效减少谐波的产生，有助于提升城市轨道交通运营的经济效益，同时，这种方式的结构相对简单，也为设备和系统的调试与维修提供了诸多便利。但这种方式也具有一定的缺点，由于其滤波的特性由系统和相关的滤波器决定，因此，在系统运行过程中，系统参数的设定对滤波器的影响很大，并且采用这种方式无法使得谐波被完全消除，只能针对其中的一部分进行消除。同时，系统设备运行过程中产生谐波使得电流量也会随之增大，这样就会在无形当中增加滤波器的负担，导致低压配电系统运行的稳定性受到较大影响。此外，这种方式的应用过程中需要耗费较多材料，且占地面积相对较大。因此，采用无源方式对谐波进行治理具有一定的局限性。
3.2有源方式
有源方式是基于对无源方式的缺陷和不足进行改进的过程中产生的，这种方式指的是利用现代化科学技术完成无源滤波器向有源滤波器的过渡。相对于无源滤波器而言，有源滤波器具有较强的可控性，且反应灵活，能够通过快速反应在极短的时间内对每一次谐波进行补偿。有源滤波器的滤波效果要高于传统设备，设备运行过程中，在保证功率处于合理范围内的同时就能够实现将谐波基本过滤的效果。采用有源方式对谐波进行治理的设备制作过程存在较大的难度和复杂性，且需要消耗较大的成本。这种方式主要适用于以计算机为控制核心的供电系统。有源滤波器通常具有三个特点：首先，有源滤波器的特性不容易受到系统阻抗的影响，因此会使谐振的斜线进行解除。其次，有源滤波器具有较强的自我调节功能，进而实现对不断变化的谐波进行自动跟踪和补偿的效果。并且，有源滤波器能够对谐波产生的谐振起到较好的抑制作用。因此，采用有源方式对谐波进行治理对城市轨道交通低压配电系统较为适用，值得进一步推广和研究。
结论
随着国家城市化进程的不断发展，城市轨道交通的建设为人们的出行和生活提供了较大便利，同时也带动了社会经济的繁荣发展。但在城市轨道交通的建设和运营过程中，低压配电系统的谐波治理问题仍然较为突出。随着各种设备及信息网络的更新换代，未来的谐波治理问题有可能更加严峻。因此，城市轨道交通建设人员和电气设计人员需要迎合时代发展，全面落实低压配电系统谐波治理工作，使城市轨道交通低压配电系统安全、稳定运行，进而保障城市轨道交通系统的正常运行，确保人们的出的安全，推动国家经济的稳步发展。
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作者简介：孙伟鹏（1992.4-），男，汉族，广西南宁人，研究生学历，硕士学位，中铁第六勘察设计院集团有限公司，研究方向:低压配电。
论文作者:孙伟鹏
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
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