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摘要：近年来，由于我国社会经济以及电力电子技术的不断发展，使其广泛应用于交通、供电系统等各个领域。而轨道交通作为现代化经济的交通工具，给人们提供了更舒适的出行条件。但是造成了供电系统中的谐波量不断攀升，谐波污染已经成为威胁电网安全、稳定、经济运行的重要因素。因此，做好谐波治理是供电系统中一件非常重要的工作。
关键词：轨道交通；电力谐波；治理
前言
文章主要通过对轨道交通供电系统电力谐波进行分析，研究电力谐波的治理方案，特别是对电力谐波的监控和有效处理，减少电力谐波的含量，有效的降低谐波的数值，使谐波抑制技术进一步发展，从而使电力系统的供电质量和供电安全得到保障。
一、轨道交通供电系统中的谐波源
由于牵引整流装置、整流逆变装置和照明装置的广泛使用，导致轨道交通供电系统产生大量谐波。谐波，我们通常也称它为高次谐波；主要是指在运行中的电压、电流发生了波形畸变。在轨道交通供电系统运行中，负载具有波动性和不确定性，整流负载，非对称运行，容易造成谐波污染。一般来说，轨道交通供电系统中电子开关型非线性设备，主要为交、直换流装置及晶闸管构成的可控开关设备，如变流器、变频装置、晶闸管型直流提升机、整流装置等。比较典型的谐波源有：电机设备、变频调速装置如风机、中央空调、水泵用变频控制器和软启动器；LED广告牌；变电所直流屏、UPS电源屏；弱电系统电源，如信号系统、打印机等现代电子类设备，电梯、扶梯、屏蔽门等。
二、轨道交通供电系统电力谐波的危害
1.干扰通信系统以及其他设备
谐波通过电气传导、电磁感应等多种途径对通信系统产生干扰，降低通话的清晰度，引起危害过电压等。除通信系统外，谐波也会对其他设备产生影响，比如，降低断路器的开断能力，增大断弧的难度；延迟甚至阻碍消弧线圈的灭弧功能；电压互感器也会因为谐振而受到不同程度的损害。具体来说，电视机的画面会变差、变坏，收音机引起杂音，微机系统以及数据传输系统也会出现数据丢失、误显示和误动等问题，给日常生活造成不便。
2.造成电力计量值不准
当用户端是线性用户时，电力谐波通过供电系统注入用户端，用户端在吸收基波电能的基础上，注入用户端的电力谐波也可以被电表计量出来，计量值通常要高于用户端所用的基波电能，这时用户就要多交电费，而且大量的电力谐波对用户端的设备都有一定的冲击和损坏。当用户端是非线性用户时，用户端设备自身会消耗一部分电力谐波，并且向电网中也输送一部分的电力谐波，这时电表在计量时，需要在基波电能的基础上扣除部分电力谐波，导致电表的计量值小于本身损耗的基波电能，虽然用户所交的电费可能少了，但是这给电力系统带来了很大的损失。
3.增加供电系统的损耗
供电系统中大量的电力谐波，使得电力系统中的很多设备产生附加功率损耗，给一些设备造成冲击，损坏或者干扰这些设备的正常工作。供电系统中的谐波电流在线路上会产生谐波电压压降，容易造成熔断器、断路器等电力设备欠压运行，大大降低了这些设备的运行效率和功能。并且在轨道交通供电系统中大量的电力谐波形成一股强烈的谐波电流，会产生大量的热量，使一些绝缘设备受损，加速老化，对一些不能抗高温的设备造成严重损害，这种情况很容易造成供电系统短路，给整个轨道交通系统带来无法挽回的损失，严重影响供电质量和安全性。
三、抑制轨道交通供电系统电力谐波的措施
1.增加整流装置的脉动数，抑制谐波源
在轨道交通供电系统中，整流装置是主要的谐波源，整流装置的脉动数不足是产生电力谐波的主要原因，因此增加整流装置的脉动数是抑制谐波源的有效手段。电力谐波电流与电力谐波次数是成反比的，整流装置的脉动数与电力谐波次数成正比，因此增加整流装置的脉动数可以增大电力谐波次数，这时又由于电力谐波电流减少，使得电力谐波次数变得相对较低，幅值较大的电力谐波次数得到消除，从而很好地抑制了谐波源。对于轨道交通供电系统中的一些带有整流装置的设备，要尽量增加一些整流装置的脉动数，这样可以有效地抑制谐波源，消除幅值较大的电力谐波，从而达到降低电力谐波的目的。
2.在整流装置附近安装滤波器
轨道交通供电系统中的整流器在工作时，会产生正向电流和反向电流，正向电流是由交流电变换为直流电，反向电流是由直流电变换为交流电，整流装置在产生反向电流时，供电系统中的电力谐波会大量增加，所以在一些整流装置的附近安装滤波器，减少电力谐波，是目前电力系统中抑制谐波源的主要措施。滤波器由电阻、电容和电感等原件组成，在电网中一般采用三相星型方式连接，通常安装在整流装置和电网连接的附近，在供电系统中，使用最为广泛的是有源电力滤波器，这种滤波器不但可以很好地抑制谐波，还可以对不同频率和次数的电力谐波进行无功补偿，这种动态抑制电力谐波的装置发挥着重大的作用。虽然安装滤波器是抑制谐波最有效的方式，但是大量的滤波器给供电系统也带来了巨大的负担，不但经济投入较大，也极大地增加了供电系统的电能损耗。为了更好地治理供电系统中的电力谐波，系统在安装整流装置时要结合整流装置的电流相位方向，调整它们的位置，可以使整流装置产生的电力谐波之间相互抵消，这样相互抑制，在供电系统的作用较为明显。
3.提高电表计量的精确度
在选择电能计量装置时要综合考虑它的精确度、量程、稳定性和抗干扰能力。引进先进的技术，改善电能计量装置的计量检测，提高点表计量的精确度和稳定性，科学合理地设计电表计量结构，降低误差，保证电表计量的良好运行。
4.在电网中增加谐波回路
在电网中增加谐波回路可以很好地抑制高次谐波。供电系统中很多非线性元件和负载都会产生大量的高次谐波，在电网中增加谐波回路，可以在回路中消除高次谐波，减少电网中的电力谐波。在电网中进行无功补偿时，可以在电容器组上连接扼流装置，形成谐振回路，通过调节谐振频率，降低电力谐波。
5.改善供电环境，采用合理的供电方式
一般来说，当电网短路容量比谐波源的变压器容量高20倍时产生的高次谐波才不会危害供电系统，而且此时产生的谐波电压、电流也低于规定值。同时，当由较大容量的供电点或是高一级电压的电网向谐波源供电时，就可以相应的减少谐波对系统或设备的影响，因此在规划设计电网时必须加以考虑以上问题。另外，确保负荷的三相平衡，就能减少三次谐波的产生。提供专门的线路给谐波源
负荷供电也能减少负荷受谐波的影响，利于集中抑制并消除諧波。
结语
总而言之，轨道交通极大地改善了人们的出行条件，因此也受到了越来越广泛的关注，而轨道交通中的电力谐波严重影响了整个轨道交通的良好运行。电力谐波对供电系统中的很多设备都造成干扰，使得电力计量值不准，增加供电系统的损耗，通过增加整流装置的脉动数、在整流装置附近安装滤波器、提高电表计量的精确度、在电网中增加谐波回路等方式可以有效地抑制电力谐波。电力谐波的治理对轨道交通供电系统有着重要的意义，我们要进一步发展电流谐波抑制技术，保障轨道交通供电系统的供电质量和正常运行。
参考文献：
[1]高建州.王韫志.轨道交通供电系统中谐波的分析与探讨[D].电气化铁道，2006.
[2]李建民.孙建设.城市轨道交通供电系统谐波分布研究[D].电测与仪表.2008.
[3]练文.轨道交通供电系统电力谐波的分析和治理[J]科技创新与应用.2003.
[4]张志明.轨道交通供电系统电力谐波的分析研究[D].北京交通大学.2011.
关键词：轨道交通；电力谐波；治理
前言
文章主要通过对轨道交通供电系统电力谐波进行分析，研究电力谐波的治理方案，特别是对电力谐波的监控和有效处理，减少电力谐波的含量，有效的降低谐波的数值，使谐波抑制技术进一步发展，从而使电力系统的供电质量和供电安全得到保障。
一、轨道交通供电系统中的谐波源
由于牵引整流装置、整流逆变装置和照明装置的广泛使用，导致轨道交通供电系统产生大量谐波。谐波，我们通常也称它为高次谐波；主要是指在运行中的电压、电流发生了波形畸变。在轨道交通供电系统运行中，负载具有波动性和不确定性，整流负载，非对称运行，容易造成谐波污染。一般来说，轨道交通供电系统中电子开关型非线性设备，主要为交、直换流装置及晶闸管构成的可控开关设备，如变流器、变频装置、晶闸管型直流提升机、整流装置等。比较典型的谐波源有：电机设备、变频调速装置如风机、中央空调、水泵用变频控制器和软启动器；LED广告牌；变电所直流屏、UPS电源屏；弱电系统电源，如信号系统、打印机等现代电子类设备，电梯、扶梯、屏蔽门等。
二、轨道交通供电系统电力谐波的危害
1.干扰通信系统以及其他设备
谐波通过电气传导、电磁感应等多种途径对通信系统产生干扰，降低通话的清晰度，引起危害过电压等。除通信系统外，谐波也会对其他设备产生影响，比如，降低断路器的开断能力，增大断弧的难度；延迟甚至阻碍消弧线圈的灭弧功能；电压互感器也会因为谐振而受到不同程度的损害。具体来说，电视机的画面会变差、变坏，收音机引起杂音，微机系统以及数据传输系统也会出现数据丢失、误显示和误动等问题，给日常生活造成不便。
2.造成电力计量值不准
当用户端是线性用户时，电力谐波通过供电系统注入用户端，用户端在吸收基波电能的基础上，注入用户端的电力谐波也可以被电表计量出来，计量值通常要高于用户端所用的基波电能，这时用户就要多交电费，而且大量的电力谐波对用户端的设备都有一定的冲击和损坏。当用户端是非线性用户时，用户端设备自身会消耗一部分电力谐波，并且向电网中也输送一部分的电力谐波，这时电表在计量时，需要在基波电能的基础上扣除部分电力谐波，导致电表的计量值小于本身损耗的基波电能，虽然用户所交的电费可能少了，但是这给电力系统带来了很大的损失。
3.增加供电系统的损耗
供电系统中大量的电力谐波，使得电力系统中的很多设备产生附加功率损耗，给一些设备造成冲击，损坏或者干扰这些设备的正常工作。供电系统中的谐波电流在线路上会产生谐波电压压降，容易造成熔断器、断路器等电力设备欠压运行，大大降低了这些设备的运行效率和功能。并且在轨道交通供电系统中大量的电力谐波形成一股强烈的谐波电流，会产生大量的热量，使一些绝缘设备受损，加速老化，对一些不能抗高温的设备造成严重损害，这种情况很容易造成供电系统短路，给整个轨道交通系统带来无法挽回的损失，严重影响供电质量和安全性。
三、抑制轨道交通供电系统电力谐波的措施
1.增加整流装置的脉动数，抑制谐波源
在轨道交通供电系统中，整流装置是主要的谐波源，整流装置的脉动数不足是产生电力谐波的主要原因，因此增加整流装置的脉动数是抑制谐波源的有效手段。电力谐波电流与电力谐波次数是成反比的，整流装置的脉动数与电力谐波次数成正比，因此增加整流装置的脉动数可以增大电力谐波次数，这时又由于电力谐波电流减少，使得电力谐波次数变得相对较低，幅值较大的电力谐波次数得到消除，从而很好地抑制了谐波源。对于轨道交通供电系统中的一些带有整流装置的设备，要尽量增加一些整流装置的脉动数，这样可以有效地抑制谐波源，消除幅值较大的电力谐波，从而达到降低电力谐波的目的。
2.在整流装置附近安装滤波器
轨道交通供电系统中的整流器在工作时，会产生正向电流和反向电流，正向电流是由交流电变换为直流电，反向电流是由直流电变换为交流电，整流装置在产生反向电流时，供电系统中的电力谐波会大量增加，所以在一些整流装置的附近安装滤波器，减少电力谐波，是目前电力系统中抑制谐波源的主要措施。滤波器由电阻、电容和电感等原件组成，在电网中一般采用三相星型方式连接，通常安装在整流装置和电网连接的附近，在供电系统中，使用最为广泛的是有源电力滤波器，这种滤波器不但可以很好地抑制谐波，还可以对不同频率和次数的电力谐波进行无功补偿，这种动态抑制电力谐波的装置发挥着重大的作用。虽然安装滤波器是抑制谐波最有效的方式，但是大量的滤波器给供电系统也带来了巨大的负担，不但经济投入较大，也极大地增加了供电系统的电能损耗。为了更好地治理供电系统中的电力谐波，系统在安装整流装置时要结合整流装置的电流相位方向，调整它们的位置，可以使整流装置产生的电力谐波之间相互抵消，这样相互抑制，在供电系统的作用较为明显。
3.提高电表计量的精确度
在选择电能计量装置时要综合考虑它的精确度、量程、稳定性和抗干扰能力。引进先进的技术，改善电能计量装置的计量检测，提高点表计量的精确度和稳定性，科学合理地设计电表计量结构，降低误差，保证电表计量的良好运行。
4.在电网中增加谐波回路
在电网中增加谐波回路可以很好地抑制高次谐波。供电系统中很多非线性元件和负载都会产生大量的高次谐波，在电网中增加谐波回路，可以在回路中消除高次谐波，减少电网中的电力谐波。在电网中进行无功补偿时，可以在电容器组上连接扼流装置，形成谐振回路，通过调节谐振频率，降低电力谐波。
5.改善供电环境，采用合理的供电方式
一般来说，当电网短路容量比谐波源的变压器容量高20倍时产生的高次谐波才不会危害供电系统，而且此时产生的谐波电压、电流也低于规定值。同时，当由较大容量的供电点或是高一级电压的电网向谐波源供电时，就可以相应的减少谐波对系统或设备的影响，因此在规划设计电网时必须加以考虑以上问题。另外，确保负荷的三相平衡，就能减少三次谐波的产生。提供专门的线路给谐波源
负荷供电也能减少负荷受谐波的影响，利于集中抑制并消除諧波。
结语
总而言之，轨道交通极大地改善了人们的出行条件，因此也受到了越来越广泛的关注，而轨道交通中的电力谐波严重影响了整个轨道交通的良好运行。电力谐波对供电系统中的很多设备都造成干扰，使得电力计量值不准，增加供电系统的损耗，通过增加整流装置的脉动数、在整流装置附近安装滤波器、提高电表计量的精确度、在电网中增加谐波回路等方式可以有效地抑制电力谐波。电力谐波的治理对轨道交通供电系统有着重要的意义，我们要进一步发展电流谐波抑制技术，保障轨道交通供电系统的供电质量和正常运行。
参考文献：
[1]高建州.王韫志.轨道交通供电系统中谐波的分析与探讨[D].电气化铁道，2006.
[2]李建民.孙建设.城市轨道交通供电系统谐波分布研究[D].电测与仪表.2008.
[3]练文.轨道交通供电系统电力谐波的分析和治理[J]科技创新与应用.2003.
[4]张志明.轨道交通供电系统电力谐波的分析研究[D].北京交通大学.2011.