城市輕軌諧波分析

我國城市軌道交通建設的規模不斷擴大，城市軌道交通對城市電網的電能質量影響已日顯現，業內研究人員與機構重點關注的內容有：

城市軌道交通電能質量測試分析與綜合評估方法，供配電系統運行方式對電能質量的影響，實際運行系統存在的電能質量問題及解決方案。設計院、城市軌道交通業主、電能質量控制裝置制造商重點關注城市軌道交通用戶35kV系統供電電纜的充電功率，其易引起容性無功倒送外，還可能導致較嚴重的諧波放大，影響城市軌道供配電系統安全可靠運行。

常見電能質量問題

下圖是某軌道交通的供配電系統各類負荷示意圖，

• 110kV和35kV系統供電電纜正常和故障運行工況下35kV

• 牽引站造成的諧波問題正常和故障運行工況下35kV牽引站負

• 荷無功功率造成110KV功率因數問題引起的容性無功倒送問題

• 正常和故障運行工況下35kV牽引站負荷無功功率造成110KV功率因數問題

• 正常和故障運行工況下110kV和35kV供電電纜造成的諧波放大問題

• 并聯電容器無功補償裝置故障率高的問題

• 空調、自動扶梯、風機等變頻類設備諧波與無功問題

• 計算機類設備開關電源產生的諧波與無功問題

• 非線性照明設備的諧波與無功問題

• UPS電源諧波與無功問題

  
  

電能質量監測手段

2016年7月，使用廣州炫通電氣自主研發的PQ6300手持式電能質量分析儀監測到某軌道交通，在用電高峰時段11次諧波電壓異常，牽引站35kV進線11次諧波電流含量的Z 大值為4.26A，主變電所110kV 進線和35kV 出線的11次諧波電流含量的Z 大值分別為19.48A和62.98A。

根據調研該主變電所35kV I段Z多帶6個牽引站，假設Z 大諧波發生量同步發生計算，6個整流變產生的11次諧波電流不超過4.26×6=25.56A，主變電所35kV 出線的11次諧波電流全部由牽引站整流變產生并流入系統的，注入到主變35kV I段進線的11次諧波電流被放大2.5倍（估算未考慮Z 大值同時率，實際放大倍數要遠大于2.5倍）。

圖1：某地鐵支線用電高峰35kV配電網諧波電壓系數

解決方案

圖2：諧波放大解決方案