论文部分内容阅读
摘要：在地铁运行过程中不可避免地会产生一些谐波，谐波的存在不仅增加了地铁的运行成本，还会在一定程度上缩短了地铁设备的使用周期，下面本文将基于谐波的分析治理浅究地铁低压配电系统。
关键词：地铁；低压配电系统；谐波
1 针对地铁低压配电系统的谐波论述
一般情况下，地铁车站的低压配电系统接线方式采用单线、母线的分段方式，地铁正常运行时母联分段，确保地铁正常运行的前提下，如果遇到一台变压器发生故障时，需要立即切除三级负荷，从而把地铁正常运行的重任放到另一台变压器上。通常情况下，地铁低压配电系统的用电负荷包含的内容较为丰富，主要有照明、给排水、通信、屏蔽门、监控等。
1.1 存在于地铁内的谐波来源
由于地铁正常运行中需要许多非线性电气设备的支持，这类设备在工作过程中容易产生谐波，存在于地铁内的谐波来源主要有荧光灯、消防应急电源（EPS）、通信、售票等弱电系统LIPS电源、变频器等电气设备中。
1.2 地铁谐波对其运行系统的作用
1.2.1 地铁谐波对输变电设备的作用
地铁谐波的出现会缩短电压器、输电线路以及电容器的使用周期，严重的还会造成交通事故；还可能会引发继电保护装置的误动。
（1）对输电线路的负面影响：
我们先要弄清楚谐波对输电线路的负面影响，由于谐波电流能够引发高频率的电场，会给绝缘介质的放电现象带来负面影响，加速绝缘体的老化。
（2）对变压器的作用：
针对一般的变压器谐波，我们通常是有针对性的防控谐波，尽量把绕组温度控制在合理的范围内；针对那些为不对称负荷工作的变压器，加入负荷电流中包含一定的直流分量，就会导致变压器饱和度的变相增大，进而导致电流产生的谐波增大。
（3）对无功补偿电容器的作用：
通常情况下的谐波电流不会太高，但是在电容器的影响下则会被扩大好几倍，在谐振过程中则会扩大至少30倍。谐振将会造成过电流和过电压，进而加速电容器的损坏。
1.2.2 谐波对通讯系统的作用
当通信系统受到谐波的影响后就会产生噪声，影响通话质量。甚至会造成信号的丢失，如果同时受到谐波和基波的影响，还有可能对通信设备及工作人员安全带来危害。
2 针对谐波分析提出相应的解决方案
针对地铁谐波的危害我们可以采取两种解决方案，首先是谐波集中补偿方式，其次是就地补偿方式，前者主要是依靠谐波补偿设备的科学安装来完成谐波的有效控制，这种方式的优点在于谐波电流经过变压器母线后能够有一定程度的降低，且所需的投资资金较少，能够有效保护上一级电网；后一种方式主要是通过滤波器的科学安装实现谐波的控制，能够从根本上消除谐波危害，但是操作时所需的资金较多。
不同系统的谐波治理方法也有所不同，尤其是对于地铁车站低压配电系统的谐波治理来说，需要注意几点：
（1）消除谐波污染对关键的测控、通讯、指挥系统的作用；
（2）消除谐波引发中线过载而导致电气火灾发生的可能；
（3）尽可能的减少地铁配电系统对上级电网的负面影响。
因为地铁的通讯系统、指挥系统等对运行安全有较高的要求，我们尝试在变压器下进行集中补偿的解决方式尽管能够减少谐波的负面影响，但是却无法从根本上清除其对主要系统的影响，因此，在地铁站房低压配电系统中应尽量选用就地补偿模式（如图1）对谐波源所产生的污染进行就地补偿，将谐波危害消除在源头。
尽管这种解决方式效果较好，但是其所需的成本较高，并且设计施工过程较为繁琐，工程量较大。为了在控制谐波危害的基础上尽量降低成本，我们可以尝试把负载分类与集中补偿方式相结合进行设计。
在进行系统的设计过程中，我们要科学划分产生谐波的源头，另外还要把重点保护的系统进行科学的分类，然后把谐波源负荷设置在低压母排的尾端，需要得到重点保护的负荷安置在变压器侧面。最后需要把滤波器安置在两种负荷中间，达到集中消除谐波的目的。
把上述解决方案进行落实，具体就是把地铁低压配电系统产生的谐波利用谐波器进行集中治理，最后从根本上消除了谐波对其他关键系统的负面作用，同时还能降低运行成本。
3 结论
经过上文中的相关论述，我们可以得到如下结论：
（1）针对地铁低压配电系统中出现的运行故障，我们可以及时在变压器下设置滤波器，同时结合无功补偿的方式完成故障的处理；
（2）在变压器下设置滤波器能够明显改善电流电压的波形，如果可以的话把滤波器安装在补偿柜后面会有更好的滤波效果；
（3）滤波器的合理安装可以有效减少地铁谐波对重要系统的负面影响
除此之外我们还发现，地铁牵引力产生的谐波基本上不会对低压配电系统造成影响。
关键词：地铁；低压配电系统；谐波
1 针对地铁低压配电系统的谐波论述
一般情况下，地铁车站的低压配电系统接线方式采用单线、母线的分段方式，地铁正常运行时母联分段，确保地铁正常运行的前提下，如果遇到一台变压器发生故障时，需要立即切除三级负荷，从而把地铁正常运行的重任放到另一台变压器上。通常情况下，地铁低压配电系统的用电负荷包含的内容较为丰富，主要有照明、给排水、通信、屏蔽门、监控等。
1.1 存在于地铁内的谐波来源
由于地铁正常运行中需要许多非线性电气设备的支持，这类设备在工作过程中容易产生谐波，存在于地铁内的谐波来源主要有荧光灯、消防应急电源（EPS）、通信、售票等弱电系统LIPS电源、变频器等电气设备中。
1.2 地铁谐波对其运行系统的作用
1.2.1 地铁谐波对输变电设备的作用
地铁谐波的出现会缩短电压器、输电线路以及电容器的使用周期，严重的还会造成交通事故；还可能会引发继电保护装置的误动。
（1）对输电线路的负面影响：
我们先要弄清楚谐波对输电线路的负面影响，由于谐波电流能够引发高频率的电场，会给绝缘介质的放电现象带来负面影响，加速绝缘体的老化。
（2）对变压器的作用：
针对一般的变压器谐波，我们通常是有针对性的防控谐波，尽量把绕组温度控制在合理的范围内；针对那些为不对称负荷工作的变压器，加入负荷电流中包含一定的直流分量，就会导致变压器饱和度的变相增大，进而导致电流产生的谐波增大。
（3）对无功补偿电容器的作用：
通常情况下的谐波电流不会太高，但是在电容器的影响下则会被扩大好几倍，在谐振过程中则会扩大至少30倍。谐振将会造成过电流和过电压，进而加速电容器的损坏。
1.2.2 谐波对通讯系统的作用
当通信系统受到谐波的影响后就会产生噪声，影响通话质量。甚至会造成信号的丢失，如果同时受到谐波和基波的影响，还有可能对通信设备及工作人员安全带来危害。
2 针对谐波分析提出相应的解决方案
针对地铁谐波的危害我们可以采取两种解决方案，首先是谐波集中补偿方式，其次是就地补偿方式，前者主要是依靠谐波补偿设备的科学安装来完成谐波的有效控制，这种方式的优点在于谐波电流经过变压器母线后能够有一定程度的降低，且所需的投资资金较少，能够有效保护上一级电网；后一种方式主要是通过滤波器的科学安装实现谐波的控制，能够从根本上消除谐波危害，但是操作时所需的资金较多。
不同系统的谐波治理方法也有所不同，尤其是对于地铁车站低压配电系统的谐波治理来说，需要注意几点：
（1）消除谐波污染对关键的测控、通讯、指挥系统的作用；
（2）消除谐波引发中线过载而导致电气火灾发生的可能；
（3）尽可能的减少地铁配电系统对上级电网的负面影响。
因为地铁的通讯系统、指挥系统等对运行安全有较高的要求，我们尝试在变压器下进行集中补偿的解决方式尽管能够减少谐波的负面影响，但是却无法从根本上清除其对主要系统的影响，因此，在地铁站房低压配电系统中应尽量选用就地补偿模式（如图1）对谐波源所产生的污染进行就地补偿，将谐波危害消除在源头。
尽管这种解决方式效果较好，但是其所需的成本较高，并且设计施工过程较为繁琐，工程量较大。为了在控制谐波危害的基础上尽量降低成本，我们可以尝试把负载分类与集中补偿方式相结合进行设计。
在进行系统的设计过程中，我们要科学划分产生谐波的源头，另外还要把重点保护的系统进行科学的分类，然后把谐波源负荷设置在低压母排的尾端，需要得到重点保护的负荷安置在变压器侧面。最后需要把滤波器安置在两种负荷中间，达到集中消除谐波的目的。
把上述解决方案进行落实，具体就是把地铁低压配电系统产生的谐波利用谐波器进行集中治理，最后从根本上消除了谐波对其他关键系统的负面作用，同时还能降低运行成本。
3 结论
经过上文中的相关论述，我们可以得到如下结论：
（1）针对地铁低压配电系统中出现的运行故障，我们可以及时在变压器下设置滤波器，同时结合无功补偿的方式完成故障的处理；
（2）在变压器下设置滤波器能够明显改善电流电压的波形，如果可以的话把滤波器安装在补偿柜后面会有更好的滤波效果；
（3）滤波器的合理安装可以有效减少地铁谐波对重要系统的负面影响
除此之外我们还发现，地铁牵引力产生的谐波基本上不会对低压配电系统造成影响。