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摘要：在地铁交通项目建设过程中，首先在设计时要根据对整个项目谐波源进行统计，并根据配置情况，对谐波的产生情况和可能存在的危害进行充分的论证。其次根据以上的分析确定是否有必要采用相关的措施来减少和避免谐波对轨道交通各个系统的危害，以保证地铁运行安全、节能。鉴于此，本文主要分析地铁配电系统谐波产生的原因及危害。
关键词：地铁配电系统；谐波；原因
引言
文章主要针对于地铁配电系统谐波产生原因及危害进行了相关方面的研究，通过文章的探讨，我们了解到，在地铁配电系统出现谐波的过程中，需要积极的查找原因，并且采取有效的措施进行解决，才能够进一步促进地铁配电系统的正常运行。
1地铁配电谐波源的种类
众所周知，地铁车站内存在多种低压、高压的电压等级，多个弱电、强电系统，多种直流、交流供电机制。因此，我们需要有效地抑制谐波电流，为地铁的正常运营提供保证，从而创造更好的配电环境。地铁配电系统谐波源可以分为以下几种:
1.1弱电系统电源
地铁车站内的配电系统很多都是弱电系统，包括:信号系统、通信系统、环境监控系统(BAS)、自动售检票系统(AFC)、安全门系统与防灾报警系统(FAS)等。目前，很多开关模式电源都在现代电子设备中使用，因此各弱电系统内可以产生大量的高次谐波。
1.2EPS电源屏、变电所直流屏
在地铁车站内的EPS电源屏是给照明应急供电，变电所直流屏是变电所自用电。EPS电源屏含有逆变器，它们都含有充电器、高频开关整流模块等，所以它们很容易产生5次及7次的谐波电流。
1.3检修电源
在进行检修车站风机房内和区间隧道的时候，难免会有电弧现象的产生。电弧的负阻特性会产生谐波电流，而检修电弧需要很短的时间，因此对电网的影响很小。
1.4水泵、风机用软起动器和变频控制器
变频控制器一般采用三相桥式整流电路，主要产生5次或7次谐波电流。功率较大的水泵和风机均配置了软起动器或变频控制器，从而达到改善运行节能和起动条件。
1.5镇流器和荧光灯
镇流器和荧光灯被广泛应用于地铁的其他站台、站厅等公共区域及办公管理区域。电子镇流器在整流后，将直流逆变为高频交流电，在此过程中产生谐波荧光灯属气体放电灯，电路中含有负阻特性的电弧，随着电流的增大，电弧电阻会急剧减小，从而产生谐波电流。镇流器和荧光灯主要产生3次谐波电流。
1.6扶梯和电梯
地铁车站中有很多的扶梯和电梯，控制扶梯和电梯一般都采用VVVF变频调速方式。随着VVVF变频调速装置的使用，较大的谐波电流也会随之产生。
2地铁配电系统谐波产生的原因
地铁配电系统中会涉及到荧光灯的使用，荧光灯具有显色性好、光效高、可以调光等优点，但是荧光灯需配用电子镇流器才能实现调光的功能，而在使用的过程中就会产生奇次谐波，而且，为了提高荧光灯的功率因数，会将其并联到电容器上，而这将会造成谐波的放大。
2.2变频器
变频器是配电系统的主要部件，负责对配电的变频工作，应用领域极为广泛，主要以交流-交流的变频、交流-直流的变频等两种类型，在使用中两者都采用的是相位控制技术，而在变频转换后就会产生谐波。
2.3风机水泵
风机、水泵被应用到多个场所，在运行中会消耗大量的电能，而这对于一些场所应用功率较大的风机、水泵，会造成大量的能源消耗，而为了节省的消耗，会对风机、水泵配备变频控制器和软启动器，从而实现改善设备的运行节能效果，但是，变频控制器大多都是采用三相桥式的整流电路，在运行中会产生5次谐波电流或7次谐波电流。
2.4电弧现象
电弧现象多发生在电源检修的环节，如对地铁车站区间隧道、风机房等区域的检查会发现电弧的现象，而电弧发生会伴有负阻特性，也就会产生谐波电流，当然，检修过程产生的电弧时间较短，谐波对配电系统的影响也极小。
3地铁配电系统抑制谐波的措施
3.1正确处理变频器与周边设备的关系
减轻变频器本身对外界的无线电的干扰，采取的措施有:①在变频器的输入、输出侧加装无线电干扰抑制电抗器，型号有FILl和FIL2。图1是隐极机中谐波图。②避免使用输入阻抗高、频率响应好的数字式测量仪器仪表，这样才能保证变频器本体和输入输出线所发射出来的无线电干扰不受影响。③防止变频器的输入、输出功率电线的布局对周边设备的控制线有电磁场耦合。
变频器是配电系统中的重要组成结构，而自身的无线电却可能会对外界的电力设备造成谐波电流的干扰，因此，要合理处理变频器和周边电力设备之间的关系，避免变频器的使用产生谐波而对配电系统的影响。首先，变频器的传输方式主要是以无线电的形式，可以在无线信号输出输入设备上加装抑制电抗器，可以有效的避免变频器产生的无线电对外界设备造成的干扰，在当今使用的抑制电抗器主要有 FIL1、FIL2 等设备，要根据变频器工作的实际情况进行选择；其次，对使用其他的设备要有着一定的要求，尤其是无线电输入环节使用的频率响应较好、阻抗较高的数字测量仪器仪表之类的设备，这会加大变频器无线电对周边设备的干扰，因此，为了更好的保证变频器的输出输入所发出的无线电不会其他设备造成影响，应尽量避免使用数字测量仪器仪表之类的设备；再次，对变频器的输出输入功率电信布局时，要充分考虑到周边设备的布局情况，避免与周边设备之间的控制线发生电磁场耦合的现象，否则会产生严重的干扰，对整个配电系统都有可能造成影响。
图1隐极机中谐波图
3.2防止变频器引起电网波形畸变
①选择大一些电感量的电抗器，这样才能保证变频器配置直流电抗器和输入侧交流电抗器，以免引起电网波形畸变，使部分设备工作不正常。②有条件的情况下，要使用有PFC(功率因数校正)技术，加强对变频器内部整流滤波级的改型设计，采用经过移相变压器绕阻的12脉整流技术，以单相和三相变换器作为变频器的输入，这样可以大大改善畸变。
3.3抑制谐波的其他措施
谐波对配电系统的设备、线路等都有着一定的危害，要避免这类危害现象的发生，可以在电容器的回路中补偿一组串联电抗器，以此来避免谐波对电容器的感抗值和容抗值的影响。谐波电力对配电系统中的电容、电感以及电阻造成的危害较为明显，对此可以在配电线路上加装高通滤波器、单调谐滤波器等，以此来避免谐波对配电系统线路以及设备中的电容、电感、电阻的干扰影响。
结束语
轨道交通是由多个系统工程构成的，各个系统互相依存、互相影响，由于电力电子技术的发展，各种新型用电设备在轨道交通行业中大量应用，高次谐波的影响越来越引起业者重视，这就要求从业者充分地论证分析，采用适合轨道交通行业的方式，将可能的影响降到最低。在地铁交通项目建设过程中，首先在设计时要根据配置情况，正确统计整个项目的谐波源，然后根据这些情况，科学认证谐波的产生情况，从而采取相关的措施，减少和避免谐波对轨道交通各个系统的危害，以保证地铁运行安全、节能。
参考文献：
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[4]彭迁.地铁配电系统谐波产生的原因及危害分析[J].技术与市场,2013,20(01):44-45.
论文作者:于洋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：谐波论文; 变频器论文; 系统论文; 地铁论文; 电弧论文; 电流论文; 荧光灯论文; 《电力设备》2017年第31期论文;