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摘要：地铁作为现代城市交通系统中的重要部分，以其快捷、高效和安全等各种优点在城市交通中承担着越来越重要的交通出行任务，也越来越受到人们的青睐和关注。地铁车站内步结构相当的复杂，多种高低电压，强弱电系统以及交直流供电方式并存，车站内部还有很多动力和照明设备，大量非线性设备的运行难免会产生各种电流谐波。本文对地铁谐波产生的原因、谐波对供电系统各种设备的危害进行了深入研究，分析了治理谐波的重要性，并探讨了谐波电流的一些抑制措施，为降低谐波对电力系统的影响提供一些参考。
关键词：地铁；低压配电系统；谐波；危害；方法
前言
目前在地铁低压供电系统中，低压谐波的存在不容忽视，并直接对配电网和地铁正常运行带来了一定的危害，因而，需要对电网中利用轨道交通监控设备对电网谐波进行及时精准的监测，找到产生低压谐波的来源，找到消除低压谐波的方法，消除低压谐波给地铁的正常运行带来的危害。
1地铁低压配电系统中的谐波源
谐波来源于发输电、供变电和用电等环节，在用电环节产生的谐波占得比例最大。系统网络中的非线性元件如饱和状态的铁磁性元件和整流装置是主要的谐波来源，其中整流装置产生的谐波占较大比例，整流装置相数越多，产生的谐波电流值越小，地铁牵引系统采用的整流机组均为24脉波，产生的谐波电流已大大减少，地铁低压配电系统中的谐波源主要有：
1.1非线性电光源
荧光灯具有显色好、光效高、配用电子镇流器后可调光等优点，但都含有奇次谐波。不同的荧光灯的谐波电流含有率差别很大，普通绕线式电感镇流器含有率12%～13%的3次谐波，普通电子镇流器主要设置了逐流型的滤波电路，谐波总量在20%以上，低谐波型电子镇流器加强了谐波的过滤，谐波总量可以控制在10%～15%，其次，为提高功率因数，荧光灯一般都装有并联电容器，电容器会明显放大谐波。
1.2计算机类弱电负荷
计算机类设备基本上都使用了开关电源(smps)，电源直接经可控制的整流器件去给存贮电容器充电已经替代了传统变压器和整流器，通过高频脉冲宽度调制(pwm)信号控制开关管输出所需的不同的直流电流，通过控制pwm占空比达到稳定输出的目的。它们不能从电源汲取正弦电流，只能汲取脉冲电流，因而产生大量的三次及高次谐波。
1.3变频器和软启动器
变频器和软启动器普遍用于地铁系统中的电梯、通风、水泵及空调系统中，变频分两类：交-交变频器和交-直-交变频器，二者都采用相位控制技术，所以变换后会产生各类含复杂成份的谐波，多数产品采用6或12脉整流，因而含有大量的5或11次谐波。由于产品自身多数做了防治谐波的措施，但质量参差不齐，谐波含量有很大差异，10%～40%不等，因变频装置功率较大，因此会给电网造成严重的谐波污染。
1.4ups、eps电源
ups不间断电源和eps应急电源所产生的谐波主要来自于内部的整流装置，由于谐波含量与整流装置相似，因此地铁配电系统中的设备产生的大量的谐波电流，对电网质量造成了严重的污染，同时也给用电设备造成不小的危害，尤其无功补偿会谐波有放大的作用，造成电容器损毁[1]。
2谐波对地铁各系统的危害
2.1谐波对电子设备的影响
轨道交通电子设备对供电电压的谐波畸非常的敏感，这些设备要通过电压波形的过零点或者其它电压波形进行同步运行，电压谐波会使过零点漂移或使一个相间电压高于另一个相间电压的位置点，这两点对于不同类型的轨道交通电子电路控制非常重要。控制系统对这两点的判断错误可造成控制系统失控，而轨道交通与通讯线路之间的感性或容性耦合亦必将造成对通讯设备的干扰，导致严重的经济损失。
2.2谐波对电容器的影响
为提高功率和有效利用率，各个车间变电室的母线都会设置电容补偿柜，在并联电路中，提高电流频率能降低电容器容抗，由于电容器有滤波性，电容器可以吸收部分谐波。而谐波电流的存在会导致电容器不断发热，甚至会穿破绝缘体。尤其在谐振产生时，谐波产生的电流会特别的高，在这种情况下发生的情况会变得更加严重。
2.3谐波对变压器的影响
谐波电流会增加变压器的铁损、铜损情况，与此同时使温度上升形成噪声。变压器损耗的加大，会让绝缘介质加速老化、缩短使用寿命。由于谐波电流的原因，变压器额定容量可能会加大，从而会降低变压器利用率，提高建设成本。低压配电系统中，配电变压器均采用△/Y型接线方式，这给零序谐波在变压器一次侧绕组内提供了环流通路，从而抑制了3次谐波向电源端的传导。但变压器的这种接线方式并不能阻止其他频率谐波传到电源端，而且不管谐波电流有没有被传到电源端，所有的谐波电流都会让变压器的损耗加大增大[2]。
3抑制谐波的措施
治理谐波的目的在于降低公用电网的电压总谐波畸变率和某些主要谐波的含有率，提高供电质量，保证各种仪表、设备和装置正常工作，为电网的正常运行提供保障，目前主要采取在用户端治理和在电网侧集中治理两种措施。
3.1用户端进行谐波治理
在用户端进行谐波治理是通过在用户端植入有源滤波器或者无源滤波器实现的。无源滤波器使用的是由电阻、电感和电容等元件构成的无源网络，达到吸收电器负载产生的谐波电流的目的，是最常用的治理谐波的有效措施。无源滤波器有调谐滤波器和高通滤波器两种，其中调谐滤波器又分为单调和双调两种方式，用于吸收单一次数或相邻的两次谐波，而高通滤波器的作用主要吸收某一次及以上的各次谐波。
3.2变电所侧进行谐波治理
变电所侧进行谐波治理的方式通常采用混合型轨道交通滤波器，混合型轨道交通滤波器按照有源轨道交通滤波器与无源滤波器混合使用，按照方式不同分为并联混合型轨道交通滤波器和串联混合型轨道交通滤波器两种类型。由于地铁负荷状态相对于一般用电场所来说是属于特殊情况，因而在采取治理谐波的方式方法的时候应该尽量综合考虑各方面的因素，地铁用电不但负荷变化很快，而且系统实际特征谐波不会超过国家谐波限制值，如果能做到正常配置无功补偿和一体化谐波治理装置，会起到有效治理谐波的作用[3]。
4小结
综上，目前谐波电流导致的轨道交通系统故障和事故不断增多，减少谐波对轨道交通配电系统造成的危害越来越受到重视，成了摆在技术人员面前急需解决的问题，因此，对地铁低压配电系统中的谐波来源和可能造成的危害进行论证，并根据分析确定如何采用措施减少和避免谐波对轨道交通各个系统的危害，以保证地铁系统正常运行，创设安全节能的低压配电系统。
参考文献
[1]罗海.电网谐波的危害及其抑制[J].内蒙古科技与经济，2008(1)．
[2]李群湛.城市轨道交通供电[M].西南交通大学出版社，2005.
[3]王文彬.地铁低压配电系统谐波分析及治理研究[J].网络与信息工程，2014(16)：52-54.