李学杰
中铁建电气化局集团第四工程有限公司 湖南长沙 410000
摘要：本文首先阐述了地铁的供电系统，接着分析了地铁供电系统谐波电流和无功功率的危害，最后对地铁供电系统谐波电流和无功功率的治理进行了探讨。
关键词：地铁供电系统；谐波电流；无功补偿
引言：
地铁在城市轨道交通中起着重要作用，而且越来越明显。它提供了许多优点，例如无污染、速度、安全、准时、可靠等。地铁的使用促进了土地的有效利用，为城市居民创造了有利的环境。地铁是现代化的交通工具，得到人民、政府和社会的广泛认可。本文为了进一步提高地铁的安全性和可靠性，对地铁的供电进行了检查，研究了发动机的谐波和故障，使地铁能够可靠地运行。
1地铁的供电系统
地铁供电系统的功能是地铁列车和电器的供应，是地铁的重要组成部分和能源来源。地铁供应系统分为外部和内部供应系统。一个外部供电系统，一个通过主要过渡网进入城市电网的地铁高压系统，可以用三种不同的方式运行:集中、分散、结合。地铁供给系统内部由列车配送系统和动态照明系统组成，其中地铁供给系统是由牵引电站和地铁发动机接触网组成的供给系统的核心；电力系统负责为各种照明设备、电力、通信和自动化系统提供区段和站。
2地铁供电系统谐波电流和无功功率的危害
2.1在谐波电流方面
地铁网在运行过程中产生谐波电流。一般来说，电源供应器群组电流的电压流量是由电源供应器控制的，通常是在12脉冲和24脉冲电流上。聚合电源接通后5、11、23、25个周期。在社会经济稳定的背景下，地铁网络中使用的电气设备通常节能，变频技术广泛应用。从而导致低压配电系统出现较大的谐波失真。照明系统以电子放大器的形式运行，频率为三倍。空调、电梯以5到7倍的频率运行。
谐波电流波动的危险主要体现在对地铁供电的影响上，可能导致偏差。在此基础上，电力逐渐增加，直接影响到地铁供电系统的安全性，它们还危及电力系统的安全，和谐的环境污染可能影响整个城市的电力系统，谐波电流的具体缺点是过载电流使电容器永久发热，超出了安全极限。在这种情况下，电容器会老化，寿命缩短，电容器容易受到撞击。电流升高越高，供电系统的线路损坏越大，变压器额定功率越低，此外，谐波电流会影响系统的保护装置，停电更频繁，也会影响系统的电机。振动和扰动变得更糟，发动机大大减速。
2.2在无功功率方面
电气设备充电是地铁供电系统运行时的感应负荷，充电特性和功率因数有所不同，使得地铁供电系统能够轻松产生无功和效率。一个不经济的危险主要是增加地铁运营成本和保护环境目标。
地铁供电系统的无功功率主要来自机车牵引负荷、变压器、电缆线路和动态照明负荷。由于机车采用DC电源，牵引负荷功率因数高，一般可达0.95以上；动态负载的功率因数最低，一般在0.75左右；照明负载的功率因数约为0.8。由于动态照明负载的负载持续率不同，很难控制和补偿。
电动机、变压器和长供电电路在机动转导系统运行过程中需要断电，导致情绪性能损失较大。由于地铁系统的特殊性，广泛使用的低压电缆提供了不兼容的电源。
由于地铁运营的特点，日电负荷大大高于傍晚地铁故障时。拖拉机道路和辅助电子设备(例如照明、风扇、水泵等) 。白天会消耗一部分电缆的无功功率，没有无功功率补偿时整体功率因数更高。当晚上地铁故障时，风扇照明等设备不再工作，只有变频器工作的能量较少，感觉负荷降低。电缆的充电效果显而易见，故障将返回，导致夜间功率系数下降约0.4，这不仅会导致巨大的能量浪费，而且还会增加供电端子的电压，从而可能导致电缆和电源损坏。
3 地铁供电系统谐波电流和无功功率的治理
3.1采取有源滤波技术
谐波电流的危险是显而易见的，抑制谐波电流是被动滤波的主导方法。伴随着地铁供电系统的迅速扩展，传统的抑制方法再也无法满足不断增长的供电需求。
为了有效地处理谐波流动问题，应积极应用被动、被动滤波技术，制定适当、科学和有效的方案，有效地控制污染的协调统一。
在科学支持下开发的有源滤波器设备发展迅速，对地铁系统的应用效果良好。该技术的实现主要基于电压波形式的负荷检测。通过傅里叶分析和IGBT技术的应用，系统接收回流，同时过滤谐波电流。同时，使用主动过滤技术的应用程序可以解决性能问题，并允许提高利用率以确保电力系统的安全性。
但有源滤波技术在实际应用中也存在一些不足，主要是由于安装了相关器件，进一步增加了供电系统的无功功率，供电系统的功率因数控制能力相对较弱。因此，在主变电站安装无功功率补偿装置。
3.2无功补偿技术
3.2.1静止无功补偿技术
静止无功补偿技术是利用静止无功补偿器实现的补偿方法，主要分为晶闸管投切电容型和饱和电抗器型。
(1)TSC型。补偿是一种间歇的动态补偿装置，主要由并联电容器组成，通过双向半透明连接到电网。在此过程中，晶体管主要负责机械开关的更换。当平衡运行时，输入容器的确切数量是根据电网中实际的电磁能量需求确定的。
改造包括控制器和主电路。主电路包括补偿电容器、晶体管和阻尼电阻。控制包括参数计算、触发器、数据收集和检测等。为确保设备的使用，在使用设备时必须筛选开关容量。从实际经验来看，建议晶体管两端的开关时间为零。在此开关区域中，两端的电压保持与电源电压相同的值。为了确保最终结果，必须预先加载容量。
(2)SR型。SR补偿器主要包括串联电容器、饱和机械等。设备产生的电路具有独特的电压性质，可确保母线电压等级，并提供电压波动的科学补偿。结合器件和平行波电路，可获得良好的谐波吸收效果，修正功率因数。此外，该装置具有良好的三相不平衡抑制，保证了不平衡电压下电源电抗器三相饱和的差异，从而实现了保证的三相电压平衡。SR在高成本、高震动和高噪音应用中面临挑战。
当前最常用的饱和机械主要是可控的和自我确认的，各有相应的补偿装置。自动机利用电源电抗器的电阻来保证电压稳定。通过应用设备的饱和特性进行吸收和控制。该控制单元可以通过控制组内运行电流来调节铁芯细胞的饱和，从而控制运行中的环境光阻挡效果，实现更高质量的非节能控制。
3.2.2动态无功补偿技术
随着科学水平的提高，地铁供给中的能源问题广泛存在。为了有效地解决这个问题，对相应的技术进行了研究和应用，以确保供电系统的稳定性、安全性和可靠性。动态和非补偿技术的功能显而易见。该技术通过应用动态、非补偿设备得到了扩展和改进。
动态无功补偿技术主要通过大功率电子器件促进无功能力的转化，通过高频开关功能实现无功补偿，从而有效解决地铁供电系统的无功问题。该技术具有占地面积小、对母线电压影响小、能耗低、效率高的特点。与其他装置相比，无功补偿装置的体积仅为后者的50%左右，该装置具有一定的独立性，恒流源可控，因此对母线的影响基本为零。同时，动态无功补偿装置在运行过程中不会产生谐波电流，因此消除了部分谐波电流。
结束语：
随着技术的发展，在谐波源处设置谐波和无功综合治理设备，可以使治理措施更有针对性和针对性，保证地铁电网的可靠性，保证地铁的安全运行。
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