• 轨道交通牵引供电系统介绍

轨道交通供电系统一般由高压电源系统、牵引供电系统、动力照明供电系统等3部分组成。

1. 高压电源系统是通过主变电所将城市电网提供的110KV电源降为轨道交通牵引和动力照明供电系统所需要的10~35KV。
2. 牵引供电系统是通过牵引变电所将10~35KV电源降压、整流得到轨道交通车辆所需直流电源1500V。
3. 动力照明供电系统是通过降压变电所降压得到车站和区间各类照明、自动扶梯、风机、空调、通信、自动化等设备所需要的电源（0.4kV）。.

• 轨道交通系统的电能质量分析

■谐波

（一）谐波的产生

1、牵引供电系统：各牵引变电所一般采用12脉波整流机组和24脉波整流机组。12脉波整流机组理论上会产生11、13、23、25次谐波;24脉波整流机组理论上只产生23、25次谐波。实际上，由于各种非理想因素（如电网电压不对称和触发延迟不对称等）的存在，不可避免的产生非特征次数的谐波。按照整流器厂和电力工业部电气设备质量检测测试中心测试报告中提供的数据，对24脉波整流机组而言，23次谐波最大，其次顺序为25、5、7、11、13次。

2、动力照明供电系统：各类照明、自动扶梯、风机、空调、通信、自动化等设备中，存在大量的谐波污染源。

（1）照明系统，荧光灯（电子镇流器）主要产生3次谐波；EPS电源屏，变电所交直屏，因为设备存在整流和逆变，主要产生5、7次谐波。

（2）弱电系统（通信，信号，安全门，监控防灾报警，自动售票）采用开关电源及整流，主要产生3、5、7次谐波。

（3）通风空调等系统（排风机、冷水机组、电梯、扶梯），采用变频器控制，主要产生5、7次谐波。

因此，轨道交通在牵引供电系统，因整流存在主要会有23、25、5、7、11、13次谐波，在动力照明供电系统中因荧光灯（整流器），以及其他整流、变频设备的存在，主要会有3、5、7次谐波。

• 谐波的危害

1. 变压器损耗增加，利用率下降；
2. 电容器集中补偿装置∶谐波使电容器过流发热，甚至绝缘击穿；
3. 电线电缆∶谐波引起的集肤效应使电缆阻抗增加，温度升高，损耗增大。谐波存在使得中性线发热，严重时会引发火灾。
4. 其他设备∶谐波引发继电器误动甚至拒动，干扰通信及信号系统，严重影响轨道交通运营安全。

■无功补偿

轨道交通用电负荷特点是白天与夜晚负荷变化较大，存在高峰和低谷。在高峰时段体现为感性，不同负荷性质的功率因数不同，白天高峰时段功率因数可以达到0.9以上；在夜间休车时段，牵引负荷为零，动力照明负荷也只有白天的10%左右，而供电系统由于电缆的充电无功效应，产生了大量的容性无功，倒送到电力系统，每月给运营部门造成大量的电力损耗和罚款。低谷时线路无功功率呈容性，直接影响到系统负荷的功率因数、功率损耗和电网的安全运行。

• 治理方案

• 常规解决方案

目前我国电气化铁路牵引变电所电能质量治理绝大部分采用电容器+电抗器固定补偿模式，但是，这种固定补偿装置有以下不足：

1. 主要补偿感性无功，不能改善中压环网电缆造成的容性无功；
2. 一种参数只能补偿基波或针对特定次数谐波补偿，无法跟踪谐波或无功的变化进行动态补偿；
3. 补偿谐波时，可能产生多余的无功；
4. 系统阻抗小时补偿效果难以令人满意；
5. 改变系统阻抗特性，可能导致谐振；
6. 参数稳定性差，特别是电容参数易变，导致失谐

• 采用动态有源补偿技术

     ■谐波治理--APF有源滤波器

     ■无功补偿--SVG静止无功发生器

特点：

1. 装置采用半导体电力电子器件来搭建整流和逆变电路，能自动跟踪负荷变化实现感性、容性双向动态无功跟踪补偿，补偿后功率因数可达0.99以上。
2. 具备三相不平衡补偿功能，且可以通过设置的方式单独使用或者混合使用，使用比例可以设置。
3. 本身不产生谐波，可滤除2～50次以内的谐波；
4. 装置支持智能傅里叶、快速傅里叶（FFT）及瞬时无功算法三种，满足谐波补偿、无功补偿和三相不平衡补偿等各种组合运行模式。
5. 响应速度快、可控性高、自动限流功能，不会发生过载。

（具体参数见样本资料）