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浅谈有源滤波装置在轨道交通行业的应用与选型

发表时间:2024-01-17 访问量:2116

谐波对城市轨道交通功的影响

谐波指的频率为50Hz基波频率整数倍的周期性正弦能量。谐波是影响供电质量的重要因素,城市轨道交通运行过程中,需要直流牵引网为列车供电,直流电源需要通过硅整流获得,整流在交、直流变换过程中产生谐波。同时,地铁列车为了提高舒适性、安全性和可靠性,安装大量的调频装置、风机、监控系统、电力机车等设备,这些设备数量比较多,在运行过程中,对城市轨道交通产生重要影响。

影响电网安全性

地铁低压电气系统包括AC400V开关柜进线、配电箱、动力配电系统、照明系统、应急电源装置、接地与安全系统。地铁电网系统产生大量的谐波,导致电网接地保护装置失效,增加电力损耗,影响到电网的安全性和可靠性。轨道交通产生大量的谐波,需要无功补偿装置进行补偿,增加了电力设备的损耗,导致电力设备绝缘体破裂、设备老化等问题。无功补偿装置长期运行,可能导致电力设备和线路温度过高,加速设备的老化时间,从而导致断路器电弧熄灭时间延长,断路器出现误断现象,导致电力故障。

影响电网安全性

地铁低压电气系统包括AC400V开关柜进线、配电箱、动力配电系统、照明系统、应急电源装置、接地与安全系统。地铁电网系统产生大量的谐波,导致电网接地保护装置失效,增加电力损耗,影响到电网的安全性和可靠性。轨道交通产生大量的谐波,需要无功补偿装置进行补偿,增加了电力设备的损耗,导致电力设备绝缘体破裂、设备老化等问题。无功补偿装置长期运行,可能导致电力设备和线路温度过高,加速设备的老化时间,从而导致断路器电弧熄灭时间延长,断路器出现误断现象,导致电力故障。

增加变压器的损耗

谐波增加变压器内部电阻损耗、导体中的涡流损耗以及外部损耗,导致变压器发热。目前地铁工程低压配电网的配电变压器大多数采用星型或者三角形接线方式,这增加了电网零序谐波为变压器一侧绕组提供了环流桐庐,抑制谐波向电源端的传输,然而这种接线方式不会阻止其他频率的谐波传输到电源端,从而增加变压器的损耗,进一步增加电力损耗,影响到供电质量。其次,谐波还会增加变压器的铁耗,导致变压器发热变形,这主要是由于变压器内的铁芯中的磁滞损耗增加,谐波让电压的波形变差,从而增加了磁滞损耗。变压器内部电阻损耗、铁耗的增加,减少变压器实际电压,从而影响到变压器的发电容量,无法达到实际设计要求的电压容量。

对补偿装置的损耗

为了保证地铁列车正常用电,城市轨道交通变压器要保证长时间供电,电压器长期处于饱和状态下,自身产生一定的谐波。安装电容器以后,电容器可以够抵消一些谐波,但是如果谐波的的含量过大,造成电容器发热,增加电容器表面绝缘物质的老化,从而影响到电容器的使用时间。如果电容器投入到电压已经出现问题的电网,则可以进一步加剧谐波现象,大量的谐波让电压出现尖顶波形,电压波可能诱发局部放电,由于电压升降变压化,导致局部电流过大,从而加剧绝缘介质的老化程度,影响到电容器的使用寿命。如果电压升高10%,电容器的使用寿命缩短一半。

在城市轨道交通中的应用效果

工程概况

某市地铁4号线工程起于航天新城,止于北客站,线路总长35.2km,共设置29座车站。考虑到地铁列车的配电系统在运行过程中,产量大量的谐波,为了改善配电系统的电能质量,某市地铁4号线在全线所有车站均安装有源滤波装置,实现对谐波的治理。

谐波治理

某市地铁4号线选择的是有源滤波器,对于谐波的治理主要是对降压变电所的动力照明系统进行电能质量综合治理。在变压器低压侧母线采取集中治理的方式进行治理。治理效果比较明显,效率高,能够完成谐波的治理,达到轨道交通的相关要求。有源滤波装置具有极快的响应时间,主电路拓扑和控制算法,其精度高、运行更稳定。既可补谐波,又可兼补无功:模块化设计,便于生产调试便利的并联设计:具有完盖的桥售过流、保护功能。使用方便,易于操作和维护。

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