摘要

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

一、城市軌道交通的主要負載特點：

地鐵系統用電環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、排水等，系統中出現的諧波主要以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生電磁干擾，特定頻次的諧波還會經由系統中的電容器等裝置放大產生諧振，進而對整個供電系統產生巨大破壞。

二、城市軌道交通系統諧波與無功治理的必要性

城市軌道交通對供電系統有著嚴格的要求，尤其是地鐵供電系統。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，因為功率因數過低導致的問題也是現實中不可忽視的一環，城市軌道地鐵供電系統的功率因數主要由牽引負荷和動力照明負荷的性質決定。對于動力照明負荷，主要產生感性無功，大部分功率因數相對較低，一般在0.78左右。地鐵0.4KV系統功率因數低，這會導致地鐵內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境還會使電網產生諧振、造成大規模的供電中斷從而造成較大事故；

3.諧波會導致系統中的設備和元件產生額外的附加損耗，從而引起變壓器、電纜、電機等設備發熱，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的正常工作，降低通信質量。

無功造成的危害有：

功率因數過低會導致城市軌道交通系統的運維成本的提升，同時也會使配電系統的有效容量下降，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量環境的一個重要因素，地鐵諧波主要為變頻設備，UPS/ESE、扶梯、綜合監控、照明系統、門禁系統及其他弱電設備。

對此，我們提出的解決方案時依據實際情況，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產品如下圖所示，具有諧波補償、功率因數補償和三相不平衡補償等多種補償功能，能同時濾除三相四線制配電系統中2次到50次各次諧波，同時改善電網功率因數，是治理電能質量問題完美解決方案。

2.無功補償：

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

對于無功問題，我們有兩種解決方法：

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

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

審核編輯：湯梓紅