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轨道交通设备谐波改善措施

时间:2018-10-18 | 作者:绿波杰能

  轨道交通的快速发展,改变了人们的出行方式的同时,也对供电系统造成了不可忽视的谐波污染问题;尽管轨道交通牵引供电的重要设备采用24脉整流,这有效的减少了直流侧电压波动、网侧电压畸变和低次谐波电流含量,但并没有从根本上将谐波予以消除,因此,在一些供电要求比较高的场合,谐波问题依然严重威胁着轨道交通系统的安全、可靠运行。


一、轨道交通系统谐波产生机理
  轨道交通中高次谐波产生的原因主要是由于存在非线性元件及负载,如电容性负载、感性负载及开关变流设备(像电动机、整流装置都属于这一类型)等;由于非线性元件及负载的储能作用或变流作用,可使电压、电流波形均发生畸变;此外,由于操作、系统振荡、电弧、雷电等影响,也会产生谐波。

轨道交通电力系统滤波装置

二、轨道交通谐波的危害
  轨道交通系统中谐波源较多,如牵引供电系统采用整流机组向电动车组提供直流电源,整流过程中不可避免的要产生谐波,当谐波超过一定范围时,就会对电力系统产生如下危害:
1、污染电网,导致输配电线路、电动机、变压器损耗相对增加,进而加大了能源的消耗;
2、电线、电缆的集肤效应变大,加速其绝缘层的老化,降低了线缆的利用率;
3、机器设备的铁芯磁感应环流增加,增加了机器设备的损耗,降低了机器设备的寿命;严重情况下,机器设备会发生谐振,导致机器设备转速不稳定,甚至是烧毁;
4、导致继电保护装置误动作、误跳闸、拒动,乃至损坏,引起事故或扩大事故,对电力系统的安全、可靠运行构成了莫大的威胁;
5、致使计算机和自动控制系统的数据丢失、画面畸变、误动作、元件损坏、准确度降低等。


三、衡量轨道交通的电能质量指标
  轨道交通行业的电能质量指标与其他行业的电能质量指标是一样的,但由于其自身电网系统的复杂性,决定了其对电能质量的要求更高、更苛刻。

电压偏差指数 无功负荷的变化使得电力系统电压远远偏离其额定电压,其中电动机、照明灯具等易受电压偏差的影响
电压的闪变及波动 电压的闪变及波动是由冲击性负荷产生的有功或无功功率变化而引起的
电网的谐波 非线性负荷是产生谐波的根本原因
负载侧电压的突变及电网中的电流都是引起谐波产生的重要因素
三相不平衡 容量大的非对称负荷及电网系统中的谐波分量都可能会导致电网存在负序分量,这是引起三相不平衡的主要因素


四、轨道交通谐波抑制办法
1、整流变压器选用Y/△或△/Y联接,这样可以消除3的整数倍的谐波,电网中的谐波只有5、7、11、13等奇数次谐波;
2、增加整流变压器二次侧的相数。整流变压器二次侧的脉冲波数越多,奇数低的谐波被滤除的越多;
3、装设滤波装置
1)无源滤波装置
  无源滤波装置是由电阻、电容、电感等器件组成,串联谐振电路一般采用三相星形联接,它往往接在大型整流设备与电网的联接处。

轨道交通专用无源滤波器装置

2、有源滤波器
  有源电力滤波器利用自换相变流技术,能够对轨道交通系统中的无功和谐波进行综合补偿,对无功从容性到感性的连续调节,也可对系统中的谐波进行动态补偿,且体积小,不会造成谐振,从而得到了广泛的应用。

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