浅析地铁牵引供电系统对配电网的谐波影响
摘 要：大规模的城市轨道交通供电系统经由电力电子元件接入城市配电网，给城市电力系统的分析研究带来了一些新的谐波问题。针对城市轨道交通供电系统中最具代表性的地铁牵引供电系统，准确分析系统结构特点，掌握其谐波分布情况，并采取相应的谐波措施抑制，为城市配电网的稳定运行提供了理论参考。
关键词：地铁牵引供电系统；配电网；谐波；抑制
引言
地铁作为目前世界上最为便捷高效的一种城市交通工具，一般直接由城市配电网为其提供电能。由于我国地铁采用直流750V或1500V的供电制式，而城市配电网提供的是交流电源，因此需要安装整流装置，用以实现交、直流电源的可靠转换。不仅如此，地铁机车上的逆变器还需要将直流电转换成交流电以供给照明、空调等辅助供电系统。所以在地铁与配电网的交互过程中，以及地铁牵引网与机车进行能量转换的过程中，由于大量电力电子元器件之间的耦合作用，产生的谐波给城市配电网带来了严重的谐波污染，很容易造成配电网发生事故并危及整个城市的供电稳定和社会秩序[1-3]。在2006年的报道中就有学者指出在上海地铁交通体系中，严重的谐波失真会严重威胁上海配电网的稳定运行[4]。鉴于此，本文就地铁牵引供电系统对配电网的谐波污染问题进行了初步探讨。
1 地铁牵引供电系统
我国地铁供电系统的供电制式主要采用集中式供电，其各个部分的组成关系如图1所示。发电厂通常设在距离电力用户很远的地方，能够产生电能。针对城市轨道交通系统来说，通常将主变电所以上的部分称为外部公用电网，主变电所及以下的部分称作内部牵引供电系统，而内部系统与外部电网的接口设在主变电所处。牵引供电系统是内部系统重要组成部分，其主要作用是为地铁机车提供电能，主要由牵引变电所、馈电线、接触网、回流线和走行轨道构成；而降压变电所则是为各车站、隧道、车辆段等的动力照明负荷提供电能。
2 公共连接点谐波电流允许值的分配原则
为了抑制谐波污染的对配电网的危害，国标GB/T 14549-1993《电能质量 公共电网谐波》对谐波电流限制给出了明确规定。当同一公共连接点连接多个用户且公共连接点处的最小短路容量和基准短路容量不相同时，每个用户向电网注入的谐波电流允许值需要根据每个用户在公共连接点的协议容量和其供电设备容量之比进行分配。第i个用户的第n次谐波电流允许值Ini，需按下式确定：
3 谐波对配电网的危害
谐波给配电网造成的损害不容小觑...
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