城市轨道交通供电系统谐波分析及抑制方法

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 城市轨道交通供电系统谐波分析及 抑制方法 摘 要现如今，城市轨道交通已 经逐渐成为城市交通中至关重要的组成 部分，在缓解城市交通压力，保障人们 出行安全方面发挥着十分重要的作用。 鉴于此，本文对城市轨道交通供电系统 谐波及抑制方法进行了分析探讨，仅供 参考。 中国论文网 /1/view-12826438.htm 关键词 城市轨道交通；供电系 统；谐波；抑制方法 中图分类号：U223.63 文献标识 码：A 文章编号：1009-914X（2018） 25-0356-01 一、城市轨道交通牵引系统供电 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 原理 目前，我国城市轨道交通供电系 统大多采取集中供电方式，城市轨道交 通系统供电原理图如图 1 所示。图 1 中， 城市电网（即外部供电系统）为地铁内 部的供电系统提供了 110kV 的三相交流 电，电能经主变电站的作用降压成 35kV 的交流电，然后再经过牵引供电 系统的降压、整流等处理，得到列车运 行所需的 1500V 直流电。 二、城市轨道交通牵引系统列车 运行原理 城市轨道交通系统的列车可分为 牵引、惰行和制动 3 种运行工况。牵引 时，列车通过位于车顶的受电弓将来自 架空线路的，且合乎城市轨道牵引电压 1500V 直流电送给牵引逆变器，得到 用于驱动感应电动机的三相交流电。列 车内部的多台电动机则通过并联运行， 将来自逆变部分的电能转化成供机车运 行的机械能，并通过位于编组列车的转 向架为其 4 个轴提供转向力，进而带动 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 整个列车机组完成牵引过程。牵引过程 完成后，控制系统通过脉冲控制作用关 断列车的牵引逆变器，使其进入惰行状 态。惰行期间，列车的电机失电，故整 个过程无功率消耗，列车只在惯性作用 下前行。 牵引逆变器作为能量转化的关键 部分，不仅用于牵引过程，在列车制动 过程中也发挥着巨大的作用。由于牵引 逆变器是电压源型驱动，它通过对来自 电网电压的情况进行判断并对运行模式 进行选择，从而决定执行电阻制动命令 或再生制动命令。制动过程中，电机作 发电机运行，实现了机械能到电能的转 化，将产生的三相交流电整流成直流电。 这部分能量再通过回流线回馈到牵引变 电所中，实现了能量的回馈和再利用。 回收的电能可以继续为其他列车供电， 或供应给照明、空调等起辅助作用的车 载耗能装置，从而避免了能量的浪费， 而没有被回馈的能量通过制动电阻转变 成热能直接散发出去，保证了网侧电压 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 的平稳运行。 三、城市轨道交通供电系统谐波 抑制方法 1、电力系统谐波抑制措施 在进行城市轨道交通供电系统谐 波抑制过程中，可以采用以下三种方法： 受端治理措施：这一治理措施指的是 在进行谐波抑制时，选择科学合理的供 电方式，提升供电系统设备抵御谐波的 能力，尽量避免电容对谐波放大，提升 谐波保护水平。在受端治理措施的实际 应用中，通过应用各种谐波抑制措施， 有利于改善供电系统设备使用性能。 主动治理措施。这一谐波抑制措施指的 是通过增加变流装置的相数、改变谐波 源工作方式或者采用 PWM 技术等措施， 虽然主动治理能抑制谐波的产生，但是 由于非线性元件种类繁多复杂，单独依 靠主动治理不可能完全消除谐波。被 动治理措施。被动治理措施指的是在轨 道交通谐波抑制过程中，采用外加设备 的方式，具体而言，可以采用有源滤波 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 器或在谐波源并联无功补偿装置联合运 行。 2、建立新型整流变压器架构 新型地铁牵引供电系统是在感应 滤波的技术基础上，改变整流变压器两 套阀侧接法，由原来的 Y 型/型接法改 变为延边三角形联结法。在延边三角形 公共绕组抽头的位置连接滤波装置，改 变公共绕组设计实现零阻抗绕组，借助 滤波器给出的短路通路使得阀侧特定次 谐波可直接通过，避开变压器铁芯进入 网侧这一环节，阻断谐波电流的传输和 扩散。整流变压器的接法选用一次侧接 Y 型，二次侧两套绕组选用 D 联结，借 助绕组方式改变产生电压相位差，两套 绕组依次和整流器连接形成 12 脉波整 流，使变压器铁芯中谐波电流磁势倍数 达到 12（K1） （K=1，2，3）次。新 型整流变压器阀侧接线电压移相角为 15，两组线电压差角为 30，形成 12 脉波换相整流变压器；两组阀侧绕组的 匝数比一样，使制造更容易。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 3、新型整流滤波器谐波抑制方 法 滤波方案主要是通过改变绕组连 接方式，在阀侧公共绕组抽头位置连接 5 次、7 次、11 次和 13 次特征谐波滤波 器，相应频次的谐波滤波器产生的支路 阻抗是零，使得谐波电流通路短路。在 供电系统实际运行过程中，如果谐波电 流流经延边绕组，不通过原边绕组，并 且直接经过滤波器支路短路，则会使得 延边绕组和公共绕组上因谐波电流而产 生的谐波磁势相均衡，有效地将阀侧谐 波和网侧绕组阻隔。在进行变压器绕组 设计时，只需合理布设公共绕组便可将 绕组阻抗设计为零。在实际变压器设计 过程中，精确的零阻抗设计一般难以实 现，但只需合理设计公共绕组等效阻抗 不超过网侧绕组等效阻抗的 5%，便可 满足工业设计需求。 4、电气化轨道交通谐波抑制措 施 现如今，科学技术发展迅速，在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 城市轨道交通建设中，电气化轨道交通 发展迅速，同时对于电气化轨道交通供 电系统电能质量的要求也越来越高。现 如今，对于电气化轨道交通谐波抑制， 可以采用以下方法：采用新型的交- 直-交型电力机车，更换既有的交-直型 电力机车。交-直- 交型电力机车所采用 的是四象限脉冲变流器，而逆变器采用 的是 PWM 控制方式，因此谐波含量比 交-直型电力机车谐波含量有了明显的 减少。主变压器的牵引绕组上直接安 装无功补偿装置，在补偿装置实际安装 过程中，对于电容器以及电抗器，采用 串联的连接方式，其中，电容器能够有 效提供容性超前无功功率补偿感性负载 消耗的滞后无功功率，从而促进功率因 数的提高。严格执行谐波国家标准， 加强对谐波源的监测分析。可在变电所 内设置电能质量监测分析装置，及时关 注牵引变电所内电能质量的各项指标。 结束语 在城市