（广州地铁集团有限公司）
摘要：从供电系统谐波标准的角度来说，引发地铁供电系统谐波的原因有很多，一但供电系统谐波现象发生，所产生的危害是非常严重的，由此来看供电系统谐波进行治理是非常必要的。本文对地铁供电系统谐波以及治理的关键技术，进行了简要的分析和阐述，其主要的目的就是保证供电系统处于安全、稳定、可靠的运行状态。
关键词：供电系统；谐波；地铁；治理
地铁作为我国城市交通运输的一个重要工具，不仅仅现代城市发展的一个代表，也环节城市交通拥堵的现象。地铁供电系统一般是采用直流1500v和750v进行牵引，基于这样的背景下，在地铁的牵引变电所中能设置了一系列的整流机组设备，这些大功率的整流设备在降压整流的过程中会产生大量的5、7、11、13、23、25次谐波，所造成的影响是非常明显。因此，要想保证地铁供电系统处于安全、稳定、可靠运行的状态，降低地铁供电系统谐波产生的危害， 就应当对地铁供电系统谐波进行一定程度上的了解，并且利用有效的技术进行治理，对谐波进行相应的抑制，从而保证了地铁供电系统处于安全、稳定的运行状态，避免其危害的发生的同时，也降低了电力能源的损耗。
一、地铁供电系统谐波分析
地铁牵引功供电系统一般是采用DC 1500 V或DC 750 V供电直流模式，主要是由牵引变电所整流机组降压整流后提供。并且整体机组主要从采用12脉波整流和等效24脉波电压供电模式，所采用的供电模式主要是以分区供电为主。另外，几个相邻车站的变电所通过利用串联的方式，形成一个供电分区从而获得电源，例如：图1所示。同时，各个变电所之间通过交流电缆连接的形式，构建一个稳定、可靠的地铁供电运行系统。
图1为：集中供电系统示意图
二、地铁供电系统谐波产生的危害
地铁供电系统谐波所造成的危害是多方面，具体的内容如下：
（1）地铁供电系统谐波会对电力电容器造成严重的影响，主要是因为地铁供电系统谐波电压的增加，会在一定程度上加速了电力电容器老化的速度，损耗的系数会逐渐的加大，这样很容易发生故障，或者线路短路的现象，地铁供电系统无法正常的运行。
（2）对继电保护和自动装置都会造成严重的影响，主要是因为地铁供电系统谐波对电力系统中以负序量为基础的继电保护和自动装置的影响是非常严重的。同时，若是在负序的基础之上加上谐波的干扰，这样很容易引起负序电流保护装置产生误动的现象，那么地铁供电系统的运行状态，也会产生一定程度上的变化，运行故障也会的随之产生。
（3）地铁供电系统谐波很容易导致测量、计量仪器的相关数据准确性相对较差，主要是因为是电力计量装置都是按照50HZ标准的正弦波为主的，那么在这个时候若是供电电压是或者负荷电流中产生谐波成分的时候， 很容易导致测量和计量仪器等方面，无法正常的在工作、
（4）干扰力度也会逐渐增加，主要是因为电力线路上流过的3、5、7、11等幅值较大的奇次低频谐波电流通过耦合的形式，在其它的一些线路产生干扰电压，这样对通信系统的正常工作，都会造成严重的影响，例如：通信线路说话清晰度等方面。
由此可见，地铁供电系统谐波的产生，所造成的危害是多方面，若是不及时进行治理和处理，就会影响地铁供电系统的正常运行，若是情况相对较为严重的话，还会引发安全事故的发生。
三、地铁供电系统谐波治理的关键技术分析
其实，地铁供电系统谐波治理的过程中，所用到的方式方法有很多，例如：高脉波数的整流机、无源滤波装置、有源滤波装置等方面，下面就针对这几方面，进行了简要的分析和阐述：
（一）高脉波数的整流机
高脉波数的整流机是地铁供电系统谐波治理中，常见的一种方式，主要是利用Ｙ／
△（或△／Ｙ）的连接方式，通过利用该方式可以消除3的整数倍高次谐波，这样可以在电网中只有5、7、11、13等奇次谐波。
同时，在地铁供电系统谐波治理的过程中，整流机组产生的高次谐波系数，与整流机组输出脉波数有着紧密的联系，并且若是情况相对较为良好的话，反应到整流机组高压侧产生的谐波电流次数，其表达方式为：n=K×P±1，其中P为流机组脉波数，Ｋ为正整数。换句话说，高次谐波的次数是整流机组脉波数的整倍数，整流机组脉波次数相对教较高，所产生较低次谐波相对较少，这样不会对地铁供电系统的运行造成太大的影响。
（二）无源滤波装置
在地铁供电系统谐波治理的过程中，通过利用无源滤波装置保证地铁供电系统处于安全、稳定的运行状态。无源滤波装置主要是利用电容器、电抗器和电阻器等无源元件，进行相应的组合形成滤波装置，可以对某一种频率的谐波呈低阻抗通路，并且与电网阻抗形成分流的关系，这样可以将大部分频率的谐波进入无源滤波装置中，从而起到抑制和治理的作用。另外，无源滤波装置在治理的过程中，投资成本相对较少，治理的效率相对较高，其结构相对较为简单，并且对后期的维护也相对较为便利。但是，在无源滤波装置治理的过程中，其滤波的特性会受到供电系统参数的影响，换句说话只能对特定的几次谐波进行消除和治理，然而对某些次波会产生放大的作用，甚至会产生谐振的现象。因此，无源滤波装置在地铁供电系统谐波治理中，并不是很常用。
（三）有源滤波装置
有源滤波装置主要是利用可以控制的功率半导体器件向供电系统注入与谐波源电流幅值相是处于相等、相位相反的电流，这样的话电源的总谐波电流可以处于“零”的状态，从而达到补偿谐波电流的目的。同时，有源滤波装置与无源滤波装置相比，具有以下几个方面优势：（1）具有相对良好的适应能力，可以自动跟踪补偿变化着的谐波，换句话说，有源滤波装置具有高度可控性和快速响应性等方面的优势。
（2）在有源滤波装置治理的过程中，滤波不会受到供电系统的影响，可以有效的消除和治理与供电系统阻抗所发生谐振所产生的危害，避免运行故障的发生。
（3）可以对各个谐波进行有效的补偿，并且对闪边、补偿无功方面，进行了良好的抑制，其成本的投资也相对较为合理。因此，有源滤波装置在地铁供电系统谐波治理的过程中，使用的频率是非常高的。
结束语
通过对以上的综合论述，得出以下几个结论：
（1）本文对地铁供电系统谐波进行了简要的分析和阐述，并且在此基础之上，对地铁供电系统谐波治所产生的危害进行了简要的说明，这也会说明了地铁供电系统谐波治理的重要性。
（2）本文从脉波数的整流机、无源滤波装置、有源滤波装置等方面，对地铁供电系统谐波治理中的一些关键技术，进行了简要的分析和阐述，通过利用有效的技术，主要的目的就是保证地铁供电系统处于安全、稳定的运行状态，避免发生不必要的运行故障，这对我国城市地铁交通工具的使用，提供了重要的支持。
参考文献
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论文作者:黄承启
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/22
标签：谐波论文; 供电系统论文; 地铁论文; 无源论文; 装置论文; 机组论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第19期论文;