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摘要：城市地铁轨道交通系统中，供电系统是其至关重要的构成部分，直接影响到城市地铁的正常运行。我国现代的城市地铁供电系统采用的是直流供电方式，这种供电方式能够保障地铁的正常运行，但是与此同时这种供电方式可能会导致部分牵引电流经钢轨泄漏到地下形成杂散电流，引起周边电力变压器产生直流偏磁现象，对电网运行造成不利影响。有鉴于此，本文建立了仿真模型，对轨道交通运行中电流谐波进行分析，促进地铁轨道交通供电系统的健康运行。
关键词：城市轨道交通；供电方式；杂散电流；直流偏磁
城市地铁轨道运行过程中，部分牵引电流经钢轨泄漏到地下形成杂散电流，引起周边电力变压器产生直流偏磁现象。这会对地铁正常运行以及电能的输送造成不利影响。本文针对这种状况进行了分析，并提出了合理的治理措施，希望能够进一步保障我国城市地铁轨道交通系统的健康运行。
1地铁轨道交通电源供电方式的选择
1.1线路条件
所谓线路条件，主要就是看沿线城网的供电能力。当其具有供电能力时，则可通过分散式供电从城网直接取电；当其供电能力不足时，则采用集中式供电。
1.2建设投资
集中式供电，需要建设单独的主变电所、电力通道，投资相对较高。但从后期城轨网络化发展，资源共享问题看，此种方式值得引用；分散式供电，牵引所和降压所合建，并且电压等级较低，设备先进程度要求不高，投资也就相应较少，但这种方式不太适合后期城市的发展和城市轨道交通的网络化发展。
1.3建设方案
3.2二十四脉波整流设备模型
对于某地铁线路中的二十四脉波整流设备的仿真模型设计主要依据的是该列车的整流设备的基本参数信息以及整流变压器的电气参数信息。列车整流设备的基本参数为网侧额定电压35／kV阀侧额定电压为1180／V，容量为3360（kV•A），一次侧短路容量为100／（MV-A），穿越阻抗百分比为8％，半穿越阻抗百分比为6．5％；列车的整流变压器的型号分别为2XDSPS1／4和2XDSPSl／6，其中2XDSPS1／4的原边额定电压为33土2X2．5％kV，次边额定电压为1180V，空载损耗为7．9kW，负载损耗为13kW，空载电流为2．2％，额定容量为2500kV•A，冲击以及工频电压为170／30kV；其中2XDSPSI／6的原边额定电压为33±2X2．5％kV，次边额定电压为1180V，空载损耗为11．2kW，负载损耗为19kW，空载电流为1．26％，额定容量为4000kV•A，冲击以及工频电压为170／30kV。
3.3牵引供电系统模型与某市电网模型
建立起地铁的牵引供电系统的模型，其中需要注意的是，牵引供电系统的降压变压器的主接线是单Yd11接线，同时牵引变电所的交换电抗为0．1mH。某市电网的330kV系统主要应用的接线方式为高压环网，而110kV系统则采用的是小环网或者是辐射供电的方式，某市地铁共六条线路，包括有121座车站，地铁线路总长225．4公里，长度居全国第五位。拟将某市地铁牵引供电系统接人公共电网，先根据某市市电网的相关信息建立电网模型。
4系统仿真分析
4.1仿真结果
系统接人以后电流波形发生了变化，通过对于系统接入到地铁前后的负载波形进行研究可以得出，系统接入到机车负载以后，其波形发生了畸变，出现了大量的谐波，主要包括有奇次型谐波以及特征型谐波两种对110kV变馈线电流波形变化进行分析可知，系统接入地铁负载以后所产生的两种谐波通过变馈线影响造成了波形发生了较为明显的变化，采用FFT对所测量的波形进行处理变换，可以得出详细的电流变化，从电流的频次变化实际上由于传递过程当中其变化过程较为复杂，并没有真当中能够分析得出谐波的集中区域以及谐波含量，如图四所示，本次研究中的谐波次数主要集中于第11、13、23、25等高次谐波区，110kV变馈线电流的1—10次谐波含量分别为0．03％、100％、O．02％、0．06％、0．02％、0．03％、0．02％、0．07％、0．02％、0．04％、0．02％，第11、12、13、15、17、19、21、23、25、29、37次谐波含量分别为1．29％、0．02％、1．57％、0．03％、0．06％、O．04％、0．26％、4．73％、1．6％、0．03％、0．04％。对在两种机车运行方式下变馈线110kv的第11、13、23、25次电流谐波含量变化进行对比，其中单列机车运行下谐波含量分为别1．29％、1．57％、4．73％、1．6％，两列机车运行下谐波含量分别为1．34％、1．61％、4．78％、2．16％．通过对比显示，两列机车运行时的谐波含量要高于一列机车，但是含量增加相对较少。
4.2结果分析
通过仿真建模进行研究分析，相比之下，两辆地铁列车在运行时会比一列地铁列车运行产生更多的谐波，但是其谐波增加的量并不多，这主要是由于牵引供电系统的直流侧列车产生的谐波能够通过线性叠加的方式进行变化，实际上由于传递过程当中其变化过程较为复杂，并没有真正呈现出线性的谐波含量增加变化。因此符合的变化对于地铁列车运行中谐波含量的变化影响较低。
通过仿真建模分析，地铁列车使用二十四脉波整流器其电臂有两辆车运行时，产生的谐波23次含量最大，其中，11次、13次、25次的谐波含量稍低。两辆列车运行时，并且整流设备在额定功率下运行，11次的谐波电流为3．732A，13次的谐波电流为3．236A。
5结束语
本文主要介绍了地铁列车中二十四脉波整流牵引供电技术的相关原理以及技术特点，通过对某市地铁牵引供电系统接人到某市公共电网进行仿真建模的研究，主要对二十四脉波整流设备下造成的谐波影响以及对于公共交流电网所造成的影响进行分析，对于仿真建模的实际应用与理论研究都有一定的参考意义。通过研究表明，地铁列车供电系统的第23次以及25次的谐波中的比例是最大的，会对城市的公共电网的供电质量造成最严重的影响，在设计中应当着重注意，采取相关措施进行治理以及防护。另外，第11次以及13次谐波的含量也比较大，在进行谐波检测时，对这两次也应当重点关注。
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