关于地铁有源滤波器应用情况的分析论文_何剑,严娓

摘要：节能管理已经变成当今企业努力的方向，同时是其需要解决的难题。地铁低压供电系统作为车站的重要配电系统，实现对车站各专业低压用电设备供电的同时，也存在电能质量的问题。主要是用电负荷产生的谐波问题。天津地铁的低压配电系统标配有有源滤波器设备。因而对车站变电所有源滤波器应用情况进行必要性评估,对后续线路的有源滤波器设置提出参考意见。

关键词：节能管理；低压配电；有源滤波器

Abstract:Energy-saving management has become the direction of the enterprise's current efforts, and it is also a difficult problem to be solved. As an important power distribution system of the station, the subway low-voltage power supply system provides power to various professional low-voltage electrical equipment at the station, but also has power quality problems. The main problem is the harmonics caused by electrical loads. The low-voltage power distribution system of Tianjin Metro is equipped with active filter equipment as standard. Therefore, the necessity assessment of the application of all source filters in station substations is carried out, and reference opinions are provided for the active filter settings of subsequent lines.

Key words:Energy saving management； low voltage power distribution； active filter；

1、引言

地铁变电所应设计要求在低压I、II段分别加装有源滤波器柜，其目的是抑制谐波、保障供电可靠性、降低干扰、避免因谐波电流导致设备长期发热造成损坏，增长设备寿命等作用。天津某线路变电所安装有两种容量的有源滤波器，分别为容量160A（含5台功率模块）和容量100A（含3台功率模块）。现对以五个变电所为例，对在用的有缘滤波器应用情况进行分析。

2、数据分析

2.1国家标准

由于谐波电流本身测量比较复杂，往往难以搜集到足够的电气设备使用时的谐波数据，因此参考《国家建筑标准设计图集》11CD403中对谐波电流估算公式如下：

（1）

式中：Ih—— 谐波估算值；

K1——变压器负载率；

ST——变压器额定容量（KVA）;

US——变压器低压侧额定电压（KV）；

THDi——电流总畸变率；

2.2实测数据及分析

谐波电流是导致变压器过热、电缆过热、跳闸、无功补偿装置烧毁的主要原因。谐波电压是电子设备误动作的主要原因。一般要求电压畸变率小于5%。谐波电流是谐波的根源，谐波电压是谐波电流的产物。谐波电压 =?谐波电流?×电网阻抗。地铁变电所变电所使用的变压器容量较大，对应阻抗较低，虽然电流存在畸变率，但是电压并未出现严重的畸变。

根据谐波电流估算公式，其中变压器负载率采用前期观察测得的实测数据，见表1。

表1 变电所动力变负载率

可以看出，各所动力变负载率均未达到10%。考虑运行期间的负载率浮动，以下计算 K1变压器负载率，均按照10%计算。同时统计各所动力额定变容量ST，见表2。

表2 变电所动力变容量（单位：KVA）

根据实测数据，记录各所I、II段A、B、C三相的负载侧和电源侧电流畸变率。负载侧（滤波前）电流总畸变率的实测数据见表3。

表3 各所负载侧电流总畸变率

计算得出B变电所所I段负载侧（滤波前）A、B、C三相中的3、5、7次谐波电流，如下表7。

表7 负载侧次谐波电流值

计算结果看出，B变电所所I段负载侧（滤波前）谐波电流均未超过GB/T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》中规定的注入公共连接点的谐波电流允许值。

进一步利用实测数据分析B变电所所I段电源侧（滤波后）谐波电流情况。表8所示为B变电所所I段电源侧（滤波后）A、B、C三相中的3、5、7次谐波占比。

表8 电源侧次谐波电流占比

计算得出B变电所所I段电源侧（滤波后）A、B、C三相中的3、5、7次谐波电流，如下表9。

表9 电源侧次谐波电流值

从表9与表7的数据中看出有缘滤波器进行了一定的谐波抑制作用，减小了B变电所所I段各相中的谐波电流。

3、总结

通过对有缘滤波器测量数据的计算，五变电所电源侧的电压总谐波畸变率、注入公共连接点的谐波电流允许值以及中性线电流的允许值均未超过标准值。同时根据实测数据各所有源滤波器使用容量情况，有源滤波器均未达到半负荷运行状态有较大冗余量。通过对现场有源滤波器设备的实际数据提取和分析，有源滤波器在抑制谐波方面起到了比较明显的作用。根据运行经验并结合表5，考虑谐波电流最大值为70A，有源滤波器使用的功率模块每块最大补偿电流为35A。因此其有源滤波器功率模块至少使用2台，考虑系统冗余性其有源滤波器功率模块不少于3台。

论文作者:何剑,严娓

论文发表刊物:《中国电业》2019年第21期

论文发表时间:2020/4/15

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