摘要

城市軌道交通系統(tǒng)主要包括：地鐵系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)、有軌電車、磁浮系統(tǒng)、自動導向軌道系統(tǒng)、市域快速軌道系統(tǒng)。他們的供電一般直接來自所在城市電網(wǎng)系統(tǒng)，城市電網(wǎng)通過輸配變等過程，向地鐵系統(tǒng)中各用電設備提供合適電壓的供電。而根據(jù)用電性質(zhì)的不同，地鐵系統(tǒng)的供電系統(tǒng)主要分為兩個，一個是牽引供電系統(tǒng)另一個是動力照明供電系統(tǒng)。

一、城市軌道交通的主要負載特點：

地鐵系統(tǒng)用電環(huán)境中的諧波主要來源于車輛牽引設備供電過程中的整流、逆變裝置，其次是直流電源成套裝置、照明、電梯、顯示屏、空調(diào)、排水等，系統(tǒng)中出現(xiàn)的諧波主要以5、7、11、13次為主，也含有一定含量的3次諧波。

系統(tǒng)中存在的諧波除了增加線路損耗，加快設備老化外，對于系統(tǒng)中的電容器等無功補償裝置都有較大的損害。對通信設備的信號產(chǎn)生電磁干擾，特定頻次的諧波還會經(jīng)由系統(tǒng)中的電容器等裝置放大產(chǎn)生諧振，進而對整個供電系統(tǒng)產(chǎn)生巨大破壞。

二、城市軌道交通系統(tǒng)諧波與無功治理的必要性

城市軌道交通對供電系統(tǒng)有著嚴格的要求，尤其是地鐵供電系統(tǒng)。其對供電可靠性要求非常高，如果供電的可靠性不足易造成重大的影響。因此，我們需要對地鐵等城市軌道交通做電能質(zhì)量治理。在這里，諧波是威脅地鐵供電可靠性的主要誘因，同時，因為功率因數(shù)過低導致的問題也是現(xiàn)實中不可忽視的一環(huán)，城市軌道地鐵供電系統(tǒng)的功率因數(shù)主要由牽引負荷和動力照明負荷的性質(zhì)決定。對于動力照明負荷，主要產(chǎn)生感性無功，大部分功率因數(shù)相對較低，一般在0.78左右。地鐵0.4KV系統(tǒng)功率因數(shù)低，這會導致地鐵內(nèi)部供電線路的損耗增加、降低變送電設備的有功輸出容量，易遭受電力部門的罰款。

諧波污染造成的危害有：

1.諧波會導致電網(wǎng)的功率損耗增加、設備壽命縮短、接地保護功能失常、遙控功能失常、線路和設備過熱等電能安全問題；

2.長期處于高諧波的環(huán)境還會使電網(wǎng)產(chǎn)生諧振、造成大規(guī)模的供電中斷從而造成較大事故；

3.諧波會導致系統(tǒng)中的設備和元件產(chǎn)生額外的附加損耗，從而引起變壓器、電纜、電機等設備發(fā)熱，使設備線路加速絕緣老化；

4.造成電子元件的繼電保護或自動裝置誤動作；

5.影響電子儀表和通信系統(tǒng)的正常工作，降低通信質(zhì)量。

無功造成的危害有：

功率因數(shù)過低會導致城市軌道交通系統(tǒng)的運維成本的提升，同時也會使配電系統(tǒng)的有效容量下降，減少設備的使用壽命。

三、解決方案：

1.諧波問題：

地鐵諧波問題是地鐵電能質(zhì)量環(huán)境的一個重要因素，地鐵諧波主要為變頻設備，UPS/ESE、扶梯、綜合監(jiān)控、照明系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)及其他弱電設備。

對此，我們提出的解決方案時依據(jù)實際情況，配置相應的有源濾波器APF設備進行有源濾波，減少諧波含量，降低諧波畸變率。

APF產(chǎn)品如下圖所示，具有諧波補償、功率因數(shù)補償和三相不平衡補償?shù)榷喾N補償功能，能同時濾除三相四線制配電系統(tǒng)中2次到50次各次諧波，同時改善電網(wǎng)功率因數(shù)，是治理電能質(zhì)量問題完美解決方案。

2.無功補償：

地鐵的隧道內(nèi)需要安裝大量大功率設備，這些電氣設備容量比較大，且工作連續(xù)性強，易對電網(wǎng)造成大量沖擊性負荷，產(chǎn)生大量無功功率，使配電系統(tǒng)有效容量下降。

對于無功問題，我們有兩種解決方法：

一種是通過LC系列產(chǎn)品（電容電抗補償柜）進行補償，改善電網(wǎng)供電質(zhì)量及提高用電的可靠性，安裝方便，占用面積小，節(jié)省空間。

另一種方法是使用靜止無功發(fā)生器（SVG），該方法可以實時補償，無過補、欠補現(xiàn)象，且容性無功、感性無功都能實現(xiàn)補償。

審核編輯：湯梓紅