赵朗
长沙市轨道交通运营有限公司，湖南 长沙 410000
摘要：地铁牵引供电系统的接入对电网质量有一定的影响，地铁牵引供电系统的特点是高波动性、系统谐波含量丰富、电缆容性电流大、需要灵活无功补偿等特点。为了避免地铁牵引供电系统的接入对电网质量造成不必要的影响。因此要提前对地铁牵引供电系统的接入进行理论分析在得出相应的结果后，制定针对性的接入方案，并采取相应的预防措施。减少地铁牵引供电系统的接入对电网电能电力系统的影响问题，提高电网供电质量和可靠性及稳定性，消除地铁牵引供电系统对电网电能的潜在问题，提升我国地铁运行质量，保证人民出行安全。
关键词：地铁供电系统；牵引供电系统；电能质量；影响分析
1 地铁牵引供电系统分析
1.1 直流制牵引供电系统
直流牵引供电系统在城市轨道交通牵引供电系统中运用的比较多，其重要性不言而喻。直流牵引供电系统一般是1500V/750V供电，采用双边供电的方式，这种供电方式能在一定程度上保证供电系统的稳定，如果一边出现问题，单边供电也能满足运行要求。采用直流制牵引供电系统运行时，要注意对保护配置的选择，确保保护能覆盖线路近段和远端，保证系统供电的安全。此外，城市轨道交通牵引供电系统采用直流牵引供电方式在一定程度上缩短了供电距离，这加大供电的投资成本。
1.2 交流制牵引供电系统
目前，大多数城市轨道交通牵引供电系统采用的都是直流牵引供电系统，而交流牵引供电系统其应用还相对较少。交流牵引供电系统就是通过单向链接的方式进行输电。在处理交流制牵引供电时，要保证变电站中的变压器可以通过双绕组的单相变压实现与电网的接入，来达到牵引供电的目的，同时要详细的分析端口设置，保障交流制牵引供电系统布置与加压装置设计的合理性，从而实现牵引供电系统良好的供电效果。此外，还要注意交流制牵引供电系统的运行状态，防止其在动态取流的情况下损坏电力设备，特别是要注意对瞬间接触压力对电力设备的损伤，这就需要针对不同设备进行合适的选择，保证其耐久性，从而实现交流制牵引供电系统的良好运行。
2 地铁牵引供电系统接入对电网电能质量影响
在电气化城市轨道交通负荷中接入电网后，对电能质量进行评价，电气化城市轨道交通负荷带来的电能质量问题主要体现在谐波和负序上，从而对电力系统以及电力用户产生影响：（1）将会引发发电机损耗和振动，让发电机在容量上的利用率有所降低，对发电机的安全运行产生危害。（2）将会引发电容器出现局部放电，让电容器的介质出现老化，造成系统发生谐振，造成电容无法被投运。（3）将会引发继电保护以及自动控制装置出现误动作，影响到电网的安全运行。（4）让变压器利用率有所下降，让电网线路受到损耗。（5）将会引发电力系统中原本直流设备出现不相等的脉冲间隔，影响到整流器稳定性。（6）导致逆变器无法连续换相，无法进行正常工作，甚至造成换相设备损坏。（7）影响到计量设备精度，造成半导体变流设备形成附加谐波电流。
3 地铁牵引供电系统接入对电网电能质量影响应对措施
3.1 谐波影响的应对措施
地铁牵引供电系统的谐波源主要来自地铁牵引传输系统的谐波和照明产生的谐波信号。照明系统产生的谐波通常可以通过在降压变电所出口安装滤波器来过滤，而常用的滤波器一般分为有源滤波器和无源滤波器等两种类型。其中，无源滤波器可分为高通滤波器、单调谐滤波器和双调谐滤波器。在实际应用中，我们通常使用高通滤波器和几个单调谐滤波器来形成混合滤波器。有源滤波装置近年来一直处于谐波抑制研究的中心，主要由命令电流计算电路和补偿电流产生电路组成。
有源滤波器克服了无源滤波器等方法的缺点，不易受电网波动的影响，降低了与电网阻抗共振的可能性。此外，有源滤波器具有许多优势，包括谐波(HeaLTH)，可补偿频率和尺寸的变化以及响应功率，不会使有源滤波器过载，即使清除电流超过某个间隔，也能正常进行补偿。从节能的角度来看，有源滤波器和混合无源滤波器方案通常用于提高系统的性价比。
3.2 选择针对性无功特性补偿方式
（1）增设的电容补偿装置
地铁供电系统负荷波动性大，地铁测量数据表明一般情况下，白天和晚上机车正常运行时，有功负荷高，即变压器和电力机车等负荷运行消耗大量感性无功功率，需要感性无功功率补偿；凌晨机车停运时，有功负荷降低，电缆的充电容性无功功率开始超过系统消耗的感性无功功率，供电系统功率因数降低，将产生无功反送，需要进行容性无功功率补偿，以提高功率因数。同时由于机车运行时的不确定性，无功功率的补偿是处于动态的。
根据地铁负荷的日常变化来讲，理想的补偿方案应能够跟踪负荷变化，随机进行补偿，保持电压稳定，并设置补偿容量，以适应地铁电力系统无功补偿的双向性趋势。如果地铁牵引变电所无功补偿装置的容量设置不正确，在改变机车负荷的过程中，地铁电力系统向公共网络输出的无功有时呈感性，有时是呈容性，无功功率经常在灵敏度和容限之间变化，引起工频谐振，可能会导致公共网络发生事故；如果功率因数在夜间降低，容性无功功率就会反转。虽然增加容量补偿装置可以增加夜间网络的响应功率容量，但是有可能会降低电压质量，还会导致方向元件的保护错误。目前，补偿装置容量的常见设置做法是根据轻负载条件下所需的最大电感补偿容量选择并联电抗器，并根据过载情况下所需的最大容量选择电容器。
（2）无功补偿方式
无功功率补偿包括集中式补偿、分布式补偿和集中式区域补偿。例如:集中补偿选择在１１０ｋＶ主变电站的出线端３５ｋＶ母线上安装补偿装置，集中整个电力系统的负荷补偿；分区集中补偿是指各主变电站110kv分区的补偿；分布式补偿是指每次35kv降压时的无功功率补偿。从补偿和经济效果来看，集中补偿是最小的投资，设备易于安装；总的来说，分区补偿法离主变电站的降压区不远，分区补偿法与分布式补偿法相似，但投资明显减少。可以采用集中补偿和集中分区补偿相结合的方式，集中分区补偿采用一个并联电抗器，主变电站采用一个35kv母线动态无功补偿装置，进行集中补偿。
无功补偿装置的最佳选择是使用SVG，它采用第三代无功补偿技术，具有显著的优势，占地面积小，价格好。响应时间快，可靠性高；运行损耗低，无谐波，安全性好；功率因数可以用０．９５～１进行补偿。基于电压逆变器补偿装置的快速响应SVG技术允许无功功率补偿质量的提升，补偿无功功率，并吸收或发射实现动态无功和连续功率补偿所需的快速响应电流。
结语
我国经济快速发展，人们生活水平在不断提升，人们的交通需求不断增加，城市交通越来越拥堵。为了贯彻绿色环保的理念，城市轨道交通成为了大家出行的首要选择，这推动了城市轨道交通的发展。城市轨道交通在不断扩大发展，对于城市轨道交通牵引供电系统的要求越来越高。为提升运营服务水平，提高供电系统运行可靠性，需要对牵引供电系统的发展进行更多的研究和探讨。
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