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摘要： 地铁供电系统中的谐波对于电力系统的危害很大，因此为保证地铁供电系统中电网以及用电设备经济安全的运行，要对谐波进行计算分析，并采取有效的抑制措施。根据某地铁工程的实际情况进行阐述。
关键词： 地铁供电系统；谐波计算；谐波抑制
中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0110031－01
电力系统中波形畸变主要的来源就是RLC元件的非线性以及大量的电力电子装置两个方而。而地铁供电系统中的波形畸变主要来自车辆牵引供电的逆变和整流装置；其次来自于直流电源的成套装置和其它的电子装置等。谐波会增加线路消耗、影响自动控制装置和继电保护装置的正常运行、增加测量仪表的测量误差、产生客外的热损耗、降低用电设备的安全性、干扰通迅信号等。我们先结合某地铁工程的实际情况对谐波进行计算。
1 谐波计算
地铁供电系统具有谐波源，其潮流由两部分组成，分别是基本潮流和谐波潮流，基于某地铁工程的实际情况对地铁供电系统的谐波进行如下计算：
1.1 系统概况。某地铁工程全长18.4km，共十六个站以及一个控制中心和一个车辆段，全段共有8座33/0.4KV以及33kv/1500VDC牵引降压混合变电所（以下简称TPLS），和25座33/0.4KV降压变电所（以下简称PLS）。每个PLS以及TPLS都配置两台动力变压器。该系统的33KV环网与当地电力系统的连接点设在2座地铁专用的变电站，即主变所和110/33KV变电站（以下简称MPS），并由对应的220V站点提供取自不同母线的两回路110KV的专用线源，MPS中设置两台31.5MVA110/35KV主变压器，在正常运行的况下两台主变压器分裂运行，如果其中一台发生故障或者发生线路故障时，另外一台则负担全站的荷用电。
1.2 计算条件。如下：牵引整流变压器采用12脉波整流；再根据地铁初期、中期和后期的客流进行分析，再参照供电网的高峰小时以及日平均负荷预测值即可。每台31.5MVA的主变压器都设定5MW来自低压0.4KV连续负荷；假定0.4KV低压配电系统设有电容补偿装置，扼流线圈的电抗占电容器容抗的7%；110/33KV变电站的110KV系统短路容量为4000MVA，而主变电所则为3000MVA；与当地电力系统连接的两个站点的背景谐波电压畸变率：点1的值为1.18%，点2的值为1.21%。
本次谐波的计算不考虑三次谐波的影响。主变电所的低压侧设备装置有两种情况，一种是电容补偿器，即设4组300oKVA电容补偿器，扼流线圈电抗在工频时点电容器抗的百分之七；第二种情况则是装设5次以及11次谐波滤波装置。
1.3 计算结果分析
由计算结果可以看出，点1（即33KV）电网的电压有较高的总谐波畸变率，特别是到后期更为严重。基于电容补偿器的谐波计算主变电所点1的总畸变率为0.96%，基于谐波滤波装置的谐波计算，主变电所点1的总畸变率为1.09%。
由以上计算结果可以看出，在初期负荷阶段，电压总谐波畸变率、滤波设置以及各次谐波电压的含有率均未超出相关规定的限值，并且装滤波器对于电网质量的改善效果要明显好于装设电容补偿器；而从中期负荷阶段来看，如果装电容补偿器有些参数就会超出相关标准，但是装有滤波器则各个参数仍符合标准值；最后在后期负荷阶段，装电容补偿器的相关参数与标准值相接近，而装设滤波装置则更符合标准值，且可以改善电网电能质量。
2 谐波抑制
2.1 33KV侧被动型谐波抑制
1）选择电路结构。外加滤波器的被动型：按照电路结构可以分为有源滤波器、混合滤波器以及无源滤波器，其中无源滤波器技术成熟、成本较低，因此可以在两个主变所的33KV侧集中装设无源滤波器。
2）滤波装置。该地铁工程谐波抑制装置是在33KV电网中消除11次以及5次的调谐波回路，同时也可以对13次和7次等领件谐波时行有效抑制，从而使地铁的供电系统符合标准要求。
2.2 0.4KV电网电感性无功功率和谐波的补偿
1）装补偿电容。在0.4KV两段母线位置装设电容器组，进行地铁各站两端变电所的集中补偿，且补偿后的功率因数大于0.9，每段母线均装无功功率自动补偿装置，再根据功率因数的不同自动切除或逐级投入电容器。
2）配备扼流线圈。除装设补偿电容外还要在电容前串接扼流线圈，从而保证在有非线性用电设备的0.4KV电网中进行无功功率补偿。
3 电力设备采购注意事项
在采购滤波装置、补偿电容装置等相关设备时，除要了解设备的主要技术参数外，还需要对采购流程进行科学的管理，电力设备采购的一般管理流程分为三个阶段：第一步，决策，本阶段的主要工作即对供应商进行评做，做可行性研究，计划和预算；第二步，设计，主要工作包括初步设计、招标分析以及最终设计；第三步，设备验收，其主要工作包括设备验收、交付使用、维护期维护等。这里需要特别强调的是，对采购员的职业道德、风险意识以及业务能力要求较高，不仅要熟悉电力设备的结构、性能、参数，在签订采购合同时有较强的风险意识，在合同签订前将投资控制结穿整个采购过程，并有高尚的职业道德。
采购电力设备要注意掌握以下几个方面：
第一，设备名称一定要准确，特别是要译英文时要符合专业术语的习惯要求,以免因为设备名称或者英文翻译产生歧义，从而使设备的型号不符合要求；第二，在保证量词准确的基础上数量要准确，要严格说明是“一只”、“一件”或者“一套”，避免出现因量词不明而导致采购的设备不配套；第三，交货期一定要在合同文件或者招标文件中写明，不可有笼统、不明确的描述，防止货期的延误；第四，详细的技术规范、性能和标准，这些都要在合同文件中注明；第五，要对设备进行相关的测试、检验以及考核等；第六，对于设备的备件、相关工具、技术服务等也要在合同文件或者招标文件中注明；第七，技术资料也是供货范围内一项重要的内容，合同中也要明确的规定出供应商需要提供的技术资料的具体内容，包括语言、度量衡单位甚至份数和提供方式等，以免出现购回设备后因技术资料不完整出现安装调试问题。
参考文献：
[1]张国，电力工程中小型设备在线评标方法的研究[D].保定：华北电力大学硕士学位论文，2006.
[2]毛中亚、郭其一，城市轨道交通系统谐波的提升小波仿真分析[J].系统仿真学报，2006（8）.
[3]马坚生、陈启易，地铁供电系统谐波计算与抑制[J].地铁与轻轨，1999（2）.
[4]王勇、汤石男，深圳地铁一期工程牵引供电系统谐波估算及分析[J].电气传动，2004（1）.
关键词： 地铁供电系统；谐波计算；谐波抑制
中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0110031－01
电力系统中波形畸变主要的来源就是RLC元件的非线性以及大量的电力电子装置两个方而。而地铁供电系统中的波形畸变主要来自车辆牵引供电的逆变和整流装置；其次来自于直流电源的成套装置和其它的电子装置等。谐波会增加线路消耗、影响自动控制装置和继电保护装置的正常运行、增加测量仪表的测量误差、产生客外的热损耗、降低用电设备的安全性、干扰通迅信号等。我们先结合某地铁工程的实际情况对谐波进行计算。
1 谐波计算
地铁供电系统具有谐波源，其潮流由两部分组成，分别是基本潮流和谐波潮流，基于某地铁工程的实际情况对地铁供电系统的谐波进行如下计算：
1.1 系统概况。某地铁工程全长18.4km，共十六个站以及一个控制中心和一个车辆段，全段共有8座33/0.4KV以及33kv/1500VDC牵引降压混合变电所（以下简称TPLS），和25座33/0.4KV降压变电所（以下简称PLS）。每个PLS以及TPLS都配置两台动力变压器。该系统的33KV环网与当地电力系统的连接点设在2座地铁专用的变电站，即主变所和110/33KV变电站（以下简称MPS），并由对应的220V站点提供取自不同母线的两回路110KV的专用线源，MPS中设置两台31.5MVA110/35KV主变压器，在正常运行的况下两台主变压器分裂运行，如果其中一台发生故障或者发生线路故障时，另外一台则负担全站的荷用电。
1.2 计算条件。如下：牵引整流变压器采用12脉波整流；再根据地铁初期、中期和后期的客流进行分析，再参照供电网的高峰小时以及日平均负荷预测值即可。每台31.5MVA的主变压器都设定5MW来自低压0.4KV连续负荷；假定0.4KV低压配电系统设有电容补偿装置，扼流线圈的电抗占电容器容抗的7%；110/33KV变电站的110KV系统短路容量为4000MVA，而主变电所则为3000MVA；与当地电力系统连接的两个站点的背景谐波电压畸变率：点1的值为1.18%，点2的值为1.21%。
本次谐波的计算不考虑三次谐波的影响。主变电所的低压侧设备装置有两种情况，一种是电容补偿器，即设4组300oKVA电容补偿器，扼流线圈电抗在工频时点电容器抗的百分之七；第二种情况则是装设5次以及11次谐波滤波装置。
1.3 计算结果分析
由计算结果可以看出，点1（即33KV）电网的电压有较高的总谐波畸变率，特别是到后期更为严重。基于电容补偿器的谐波计算主变电所点1的总畸变率为0.96%，基于谐波滤波装置的谐波计算，主变电所点1的总畸变率为1.09%。
由以上计算结果可以看出，在初期负荷阶段，电压总谐波畸变率、滤波设置以及各次谐波电压的含有率均未超出相关规定的限值，并且装滤波器对于电网质量的改善效果要明显好于装设电容补偿器；而从中期负荷阶段来看，如果装电容补偿器有些参数就会超出相关标准，但是装有滤波器则各个参数仍符合标准值；最后在后期负荷阶段，装电容补偿器的相关参数与标准值相接近，而装设滤波装置则更符合标准值，且可以改善电网电能质量。
2 谐波抑制
2.1 33KV侧被动型谐波抑制
1）选择电路结构。外加滤波器的被动型：按照电路结构可以分为有源滤波器、混合滤波器以及无源滤波器，其中无源滤波器技术成熟、成本较低，因此可以在两个主变所的33KV侧集中装设无源滤波器。
2）滤波装置。该地铁工程谐波抑制装置是在33KV电网中消除11次以及5次的调谐波回路，同时也可以对13次和7次等领件谐波时行有效抑制，从而使地铁的供电系统符合标准要求。
2.2 0.4KV电网电感性无功功率和谐波的补偿
1）装补偿电容。在0.4KV两段母线位置装设电容器组，进行地铁各站两端变电所的集中补偿，且补偿后的功率因数大于0.9，每段母线均装无功功率自动补偿装置，再根据功率因数的不同自动切除或逐级投入电容器。
2）配备扼流线圈。除装设补偿电容外还要在电容前串接扼流线圈，从而保证在有非线性用电设备的0.4KV电网中进行无功功率补偿。
3 电力设备采购注意事项
在采购滤波装置、补偿电容装置等相关设备时，除要了解设备的主要技术参数外，还需要对采购流程进行科学的管理，电力设备采购的一般管理流程分为三个阶段：第一步，决策，本阶段的主要工作即对供应商进行评做，做可行性研究，计划和预算；第二步，设计，主要工作包括初步设计、招标分析以及最终设计；第三步，设备验收，其主要工作包括设备验收、交付使用、维护期维护等。这里需要特别强调的是，对采购员的职业道德、风险意识以及业务能力要求较高，不仅要熟悉电力设备的结构、性能、参数，在签订采购合同时有较强的风险意识，在合同签订前将投资控制结穿整个采购过程，并有高尚的职业道德。
采购电力设备要注意掌握以下几个方面：
第一，设备名称一定要准确，特别是要译英文时要符合专业术语的习惯要求,以免因为设备名称或者英文翻译产生歧义，从而使设备的型号不符合要求；第二，在保证量词准确的基础上数量要准确，要严格说明是“一只”、“一件”或者“一套”，避免出现因量词不明而导致采购的设备不配套；第三，交货期一定要在合同文件或者招标文件中写明，不可有笼统、不明确的描述，防止货期的延误；第四，详细的技术规范、性能和标准，这些都要在合同文件中注明；第五，要对设备进行相关的测试、检验以及考核等；第六，对于设备的备件、相关工具、技术服务等也要在合同文件或者招标文件中注明；第七，技术资料也是供货范围内一项重要的内容，合同中也要明确的规定出供应商需要提供的技术资料的具体内容，包括语言、度量衡单位甚至份数和提供方式等，以免出现购回设备后因技术资料不完整出现安装调试问题。
参考文献：
[1]张国，电力工程中小型设备在线评标方法的研究[D].保定：华北电力大学硕士学位论文，2006.
[2]毛中亚、郭其一，城市轨道交通系统谐波的提升小波仿真分析[J].系统仿真学报，2006（8）.
[3]马坚生、陈启易，地铁供电系统谐波计算与抑制[J].地铁与轻轨，1999（2）.
[4]王勇、汤石男，深圳地铁一期工程牵引供电系统谐波估算及分析[J].电气传动，2004（1）.