摘要：作為國(guó)家提出的綠色電網(wǎng)、節(jié)能降耗已成為現(xiàn)代化企業(yè)努力的目標(biāo)規模，也是企業(yè)急需解決的問(wèn)題體系。作為地鐵車(chē)站這類(lèi)市政公共交通建筑的著重系統(tǒng)——配電系統(tǒng)交流。實(shí)現(xiàn)綠色電網(wǎng)實(shí)質(zhì)上是解決電網(wǎng)中存在的各種電能問(wèn)題過程中，主要是涉及到諧波與無(wú)功問(wèn)題兩個(gè)方面集成應用，就某條地鐵線(xiàn)目前的電力系統(tǒng)狀態(tài)而言設備，其在低壓配電系統(tǒng)中裝設(shè)有源電力濾波器進(jìn)行諧波治理橋梁作用，但APF實(shí)際未投入。系統(tǒng)中的諧波問(wèn)題仍然存在促進善治，因此需對(duì)該站點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)試講故事，同時(shí)為該線(xiàn)路的有源電力濾波器APF進(jìn)行必要性評(píng)估，對(duì)后續(xù)新開(kāi)線(xiàn)路的有源濾波器設(shè)置提出參考意見(jiàn)求索。

　　關(guān)鍵詞：地鐵負(fù)載置之不顧；電能質(zhì)量；諧波治理性能穩定；無(wú)功補(bǔ)償

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　　地鐵電能質(zhì)量分析

　　目前城市軌道交通普遍存在的主要電能質(zhì)量問(wèn)題就是功率因數(shù)試驗、電壓波動(dòng)與閃變及諧波問(wèn)題等。當(dāng)前35KV和0.4KV大量使用電纜數字化，夜晚期間一般所有的負(fù)荷基本停運(yùn)新格局，由于該用電負(fù)載多數(shù)為感性負(fù)荷，此時(shí)感性無(wú)功基本接近為零開展攻關合作，產(chǎn)生的容性無(wú)功甚至可以達(dá)到幾Mkvar管理。若無(wú)功功率倒送進(jìn)電力系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路電壓升高越來越重要，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)降低切實把製度。地鐵中電力機(jī)車(chē)屬于典型的非線(xiàn)性負(fù)荷優化上下，由于運(yùn)行過(guò)程中啟停頻繁，短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生沖擊性負(fù)載電流最新，此類(lèi)沖擊會(huì)造成電壓的波動(dòng)與閃變發揮重要作用。

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　　主要研究?jī)?nèi)容

　　以廣東某地鐵站為例，由于該地鐵站高壓側(cè)110kV和35kV無(wú)功及諧波方面已經(jīng)治理模樣，本篇文章主要突出治理0.4KV低壓設(shè)備的無(wú)功及諧波等相關(guān)問(wèn)題取得顯著成效。線(xiàn)路阻抗隨著頻率的升高而增加，諧波電流使線(xiàn)路的附加損耗增加數據顯示，而供電電網(wǎng)的損耗大部分為變壓器和線(xiàn)路的損耗要求，所以諧波是導(dǎo)致電網(wǎng)網(wǎng)損增加的一個(gè)重要因素。線(xiàn)路的分布電感和對(duì)地電容與產(chǎn)生諧波的設(shè)備組成串聯(lián)或并聯(lián)回路通過活化，在一定的參數(shù)條件下開放以來，會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振，而且所產(chǎn)生的諧振過(guò)電壓和過(guò)電流對(duì)相關(guān)設(shè)備的危害性較大防控。(此情況一般出現(xiàn)在高壓環(huán)境下組合運用，在0.4KV低壓環(huán)境中由于線(xiàn)路和變壓器的分布電容過(guò)小，一般忽略不計(jì)）在適當(dāng)?shù)臈l件下還會(huì)形成諧波放大高質量，而諧波電壓研究與應用、電流放大會(huì)引起繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)甚至損壞，造成電力火災(zāi)迎難而上。同時(shí)諧波電流對(duì)線(xiàn)纜的肌膚效應(yīng)會(huì)造成線(xiàn)纜發(fā)熱過(guò)量有效保障，絕緣強(qiáng)度降低，造成電纜損耗增加更高效，壽命縮短傳遞，額定容量降低。同時(shí)諧波電流還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行威脅導(dǎo)致不安全因素的出現(xiàn)過程，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響甚至是中斷生產(chǎn)工作的進(jìn)行的發生。故本公司組織針對(duì)地鐵站低壓配電室的1#和2#變壓器進(jìn)行了測(cè)試。同時(shí)對(duì)地鐵系統(tǒng)中負(fù)載主要為照明進一步完善、空調(diào)相結合、泵機(jī)類(lèi)、電梯影響、信號(hào)電源相關性、UPS等設(shè)備進(jìn)行開(kāi)啟有源濾波APF和不開(kāi)啟有源APF情況下進(jìn)行測(cè)試，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析製高點項目，選出合適的型號(hào)的治理設(shè)備的必然要求，同時(shí)計(jì)算該設(shè)備選擇的節(jié)能性。

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　　測(cè)試數(shù)據(jù)及分析

　　（1）測(cè)試說(shuō)明

　　本次測(cè)試主要針對(duì)廣東某地鐵站低壓配電室的1#和2#變壓器進(jìn)行了測(cè)試。系統(tǒng)中負(fù)載主要為照明狀況、空調(diào)範圍和領域、泵機(jī)類(lèi)、電梯業務、信號(hào)電源、UPS等設(shè)備，開(kāi)關(guān)電源的啟動(dòng)瞬間形成電流沖擊非常完善，和其它設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生諧波電流污染傳遞。該系統(tǒng)中各變壓器的負(fù)荷性質(zhì)決定了在其運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波電流并匯入配電網(wǎng)中對(duì)配電系統(tǒng)造成一定的諧波污染問(wèn)題，系統(tǒng)中存在的節(jié)能照明在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生3次諧波電流不斷完善，3次諧波電流為零序諧波電流發揮效力，三相矢量角度一致，存在N線(xiàn)上諧波電流的疊加情況勞動精神，N相電流是相線(xiàn)的3倍穩定發展，本次測(cè)試主要是針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行的。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)落到實處，諧波電流會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行威脅同時(shí)還會(huì)造成電纜的額外發(fā)熱并加速電纜的絕緣老化導(dǎo)致不安全因素的出現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響甚至是中斷生產(chǎn)工作的進(jìn)行。

　　（2）測(cè)試方法

　　在現(xiàn)場(chǎng)工作人員的配合下對(duì)共計(jì)2臺(tái)變壓器（1#變壓器和2#變壓器）進(jìn)行了詳細(xì)的電能質(zhì)量測(cè)試營造一處，本次方案的目標(biāo)是消滅系統(tǒng)中諧波電流污染的問(wèn)題尤其是3N次諧波電流疊加導(dǎo)致N線(xiàn)電流增加問(wèn)題，同時(shí)N線(xiàn)電流增加容易導(dǎo)致電氣火災(zāi)的發(fā)生線上線下，因此在整個(gè)用電系統(tǒng)中對(duì)于電流數(shù)據(jù)的采集較為重要保供。在方案制定時(shí)將會(huì)根據(jù)測(cè)試值對(duì)現(xiàn)場(chǎng)治理設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)選型，保證系統(tǒng)中諧波電流的濾除知識和技能。測(cè)試時(shí)每個(gè)測(cè)試點(diǎn)均進(jìn)行了24小時(shí)的監(jiān)測(cè)能夠明確整個(gè)周期內(nèi)的典型電能質(zhì)量狀況技術創新。

　　（3）測(cè)試數(shù)據(jù)及分析

　　① 1#變壓器低壓側(cè)測(cè)試數(shù)據(jù)

　　通過(guò)上述測(cè)試數(shù)據(jù)分析得出，電壓畸變率波動(dòng)在1.2%~1.4%之間進行部署，電流畸變率為10%~15%左右生產體系，系統(tǒng)基波電流值約為500A，電流畸變頻譜表明其中3次重要作用、5次高質量、7次和11次諧波電流為主，總的諧波電流值約為125A很重要，N線(xiàn)電流主要為3次諧波電流的疊加導(dǎo)致。需要選擇的輸出治理電流每相至少在125A以上，N線(xiàn)輸出能力為相線(xiàn)的3倍保護好，可解決中線(xiàn)諧波電流疊加的問(wèn)題能力和水平。該變壓器容量為1250kVA，現(xiàn)有地鐵車(chē)站的濾波器設(shè)計(jì)中考慮到功率因數(shù)提高至0.92的要求，因此在濾波的同時(shí)需要考慮留有一定容量進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償註入了新的力量，一般按照變壓器容量的30%進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償配置表現。

　　② 2#變壓器低壓側(cè)測(cè)試數(shù)據(jù)

　　通過(guò)上述測(cè)試數(shù)據(jù)分析出，電壓畸變率波動(dòng)在1.4%~1.5%之間競爭力，電流畸變率為10%~20%左右最為突出，系統(tǒng)基波電流值約為500A，電流畸變頻譜表明其中3次特點、5次、7次和11次諧波電流為主，總的諧波電流值約為100A意見征詢，N線(xiàn)電流主要為3次諧波電流的疊加導(dǎo)致組成部分。需要選擇的輸出治理電流每相至少在100A以上，N線(xiàn)輸出能力為相線(xiàn)的3倍集聚，可解決中線(xiàn)諧波電流疊加的問(wèn)題高效化。該變壓器為1250kVA的變壓器，現(xiàn)有地鐵車(chē)站的濾波器設(shè)計(jì)中考慮到功率因數(shù)提高至0.92的要求新的動力，因此需要考慮留有一定容量進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償完成的事情，一般按照變壓器容量的30%進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償配置。

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　　三次諧波問(wèn)題相應(yīng)闡述

　　（1）三次諧波的概念及不良影響

　　對(duì)周期性非正弦電量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分化為產業發展，可得到頻率為基波整數(shù)倍的電量研究成果，這些電分量被統(tǒng)稱(chēng)為諧波。其中穩定，頻率為基波三倍的電量被稱(chēng)為三次諧波機製性梗阻。在社會(huì)的高速發(fā)展下，民眾與社會(huì)對(duì)于電能的需求量與日俱增廣泛關註，對(duì)電能質(zhì)量的要求也日漸提高改造層面。隨著種類(lèi)豐富的電子設(shè)備在民眾生活中的廣泛普及，其中具有非線(xiàn)性負(fù)荷特性的電子設(shè)備也使電力系統(tǒng)中的電壓各項要求、電流狀態(tài)出現(xiàn)了一些改變大面積。在利用傅里葉級(jí)數(shù)分化分析電壓、電流波形時(shí)優勢與挑戰，便會(huì)發(fā)現(xiàn)50Hz生產效率、220V電力中存在一些150Hz交流的正弦波，即頻率50Hz的三倍的“三次諧波"部署安排。伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展競爭激烈，非線(xiàn)性負(fù)載的數(shù)量占比越來(lái)越多，其在工作時(shí)三次諧波占比較大效果。這種不良現(xiàn)象除了會(huì)增加整體電力系統(tǒng)的耗損學習，更會(huì)致使中性線(xiàn)線(xiàn)負(fù)載變大切實把製度，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)整體的安全性以及穩(wěn)定性，甚至?xí)l(fā)一系列的安全事故改革創新。另外三次諧波使電網(wǎng)出現(xiàn)發(fā)熱的狀況最新，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)安全事故；對(duì)電子元器件日常的使用和運(yùn)行產(chǎn)生不良影響自行開發，致使其產(chǎn)生錯(cuò)誤操作模樣；嚴(yán)重縮短電力設(shè)施使用壽命。三次諧波不僅僅會(huì)產(chǎn)生諸多危害處理方法，更會(huì)對(duì)電網(wǎng)整體的穩(wěn)定性以及安全性產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響數據顯示，進(jìn)而影響民眾的日常生產(chǎn)、生活有關(guān)活動(dòng)服務、行為以及社會(huì)的和諧發(fā)展實現。所以，有關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)采取合理措施舉行，減少乃至避免三次諧波的危害。

　　（2）對(duì)三次諧波治理的合理建議

　　對(duì)于單相整流電路非線(xiàn)性負(fù)荷而言，傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器并不適用習慣。這主要是由于其濾波效果較差記得牢，同時(shí)還會(huì)生成較大容性無(wú)功，而這部分容性無(wú)功既是非線(xiàn)性負(fù)荷不會(huì)用到的覆蓋，也是整體電網(wǎng)所不需要的服務體系。因此，有關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)采用有源濾波器進(jìn)行治理不可缺少。在單獨(dú)使用此類(lèi)濾波器對(duì)線(xiàn)路中諧波電流進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候系列，能夠生成將其抵消的補(bǔ)償類(lèi)電流明確相關要求。然而從整體效果上來(lái)看服務為一體，此類(lèi)濾波器只能夠確保安裝部位上游的諧波電流變小，卻不能對(duì)下游線(xiàn)路產(chǎn)生效果特點。所以相互配合，當(dāng)對(duì)上述特征加以了解后，便能夠針對(duì)性地處理三次諧波污染品質，即將有源的濾波器安裝到存在三次諧波的下游線(xiàn)路中積極回應。除此之外，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐可知深化涉外，當(dāng)濾波器距離三次諧波電流源頭越近競爭力，其防治的效果越好。與此同時(shí)的必然要求，若三次諧波的過(guò)濾器為并聯(lián)形式的過程中，也能夠降低三次諧波的電壓，所以，將三次諧波的濾波器并聯(lián)于非線(xiàn)性的負(fù)荷比較大供電點(diǎn)處時(shí)範圍和領域，能夠?qū)⑷沃C波影響的危害控制在較低取得了一定進展。

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　　諧波治理整體解決方案

　　（1）有源電力濾波器的工作原理

　　有源電力濾波器的工作原理如圖1所示，主要由負(fù)載電流分離、指令電流調(diào)節(jié)有所增加、輸出電流控制、驅(qū)動(dòng)電路以及主電路組成促進進步。它采用電流型變流器供給，經(jīng)連接電抗器接入系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)整交流側(cè)逆變輸出電壓的瞬時(shí)幅值與相位新趨勢，或直接控制交流側(cè)輸出電流可能性更大，使裝置發(fā)出或吸收寬頻譜無(wú)功功率⌒麦w系；陔娏﹄娮拥挠性措娏V波器裝置并聯(lián)于電網(wǎng)中使命責任，相當(dāng)于一個(gè)可控的無(wú)功及諧波電流源，其無(wú)功及諧波電流可以快速地跟隨負(fù)荷無(wú)功電流的變化而變化搖籃，自動(dòng)補(bǔ)償電網(wǎng)系統(tǒng)所需無(wú)功及諧波持續創新，并且可以實(shí)現(xiàn)從感性無(wú)功到容性無(wú)功的全范圍補(bǔ)償，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)穩(wěn)定調(diào)節(jié)使用。

圖1 有源電力濾波器工作原理圖

　　（2）有源電力濾波器的工作原理

　　有源電力濾波器采用模塊化插拔式設(shè)計(jì)分析，集三相不平衡治理、諧波抵制和無(wú)功補(bǔ)償功能為一體不難發現，方便運(yùn)維人員安裝拆卸合規意識，同時(shí)也方便將來(lái)用電負(fù)荷發(fā)生變化擴(kuò)展補(bǔ)償容量。

　　該有源濾波裝置主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

　⊥苿?、?補(bǔ)償方式靈活：既可補(bǔ)諧波協調機製，又可兼補(bǔ)無(wú)功，可對(duì)2-51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償有效性，同時(shí)可治理三相不平衡問(wèn)題高質量發展；

　　② 線(xiàn)性補(bǔ)償應用情況，全響應(yīng)時(shí)間≤5ms很重要；

　　③ 具有人性化的人機(jī)交互界面也逐步提升，可通過(guò)該界面看到系統(tǒng)和本體的實(shí)時(shí)電能質(zhì)量信息保護好，操作簡(jiǎn)單，可以遠(yuǎn)控組織了，也可以本控充足；

　≈悄茉O備、?采用DSP高速檢測(cè)和運(yùn)算的數(shù)字控制系統(tǒng)和進(jìn)口IGBT，功率密度大服務效率，可靠性高不要畏懼；

　　⑤ 監(jiān)控以及顯示具備遠(yuǎn)程通訊接口蓬勃發展，可以通過(guò)PC機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控作用；

　　⑥ 標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)問題，縮短交付周期應用的選擇，同時(shí)提高了使用的可靠性和可維護(hù)性。

　　有源電力濾波器可采用壁掛和整柜方式安裝，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)集中和就地治理逐漸顯現，如圖2所示的產(chǎn)品，給安裝重要性、 維護(hù)及日后升級(jí)帶來(lái)了便捷著力增加，提高了整體的安裝效率。

圖2 有源電力濾波器產(chǎn)品示意圖

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　　案例分析

　　（1）項(xiàng)目背景

　　廣東某地鐵改造項(xiàng)目系統穩定性，系統(tǒng)中負(fù)載主要為照明背景下、空調(diào)、泵機(jī)類(lèi)科技實力、電梯開展試點、信號(hào)電源、UPS等設(shè)備可靠保障，開(kāi)關(guān)電源的啟動(dòng)瞬間形成電流沖擊規劃，和其它設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生諧波電流污染。其諧波主要包括3共同、5發展、7、9次流動性；不進(jìn)行合理治理效高化，將對(duì)其他電氣設(shè)備產(chǎn)生危害生產效率，如：大量的3次諧波造成中線(xiàn)過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)反應能力；大量諧波造成變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱；繼電保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作等競爭激烈。

　　（2）治理方案

　　根據(jù)以往測(cè)量經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行諧波分析與估算投入力度，諧波主要由UPS和一些非線(xiàn)性直流電源產(chǎn)生，該項(xiàng)目有1#學習、2#兩個(gè)配電站技術，1#配電站有2臺(tái)800kVA的變壓器改善，2#配電站有2臺(tái)1000KVA的變壓器，分別采用集中治理方案結構重塑，在每臺(tái)變壓器下加裝ANAPF系列有源電力濾波器推廣開來，由于安裝空間有限，選擇我司壁掛式有源電力濾波器進(jìn)行嵌入式安裝貢獻法治，1#配電站中#1和#2變壓器下安裝型號(hào)均為ANAPF75-380/BBL密度增加，2#配電站中#1和#2變壓器下安裝均為2臺(tái)型號(hào)為ANAPF60-380/BBL的有源電力濾波器并機(jī)使用，保障了整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性相對較高。

　　（3）治理效果

圖3 治理之前電流波形和各次諧波電流畸變率

圖4 治理之后電流波形和各次諧波電流畸變率

　　治理前電流波形發(fā)生畸變信息化，三相電流畸變率分別為10.8%、11.1%創新內容、12.5%全方位；在加裝ANAPF系列有源電力濾波器后電流波形趨向正弦波，各次諧波得到抵制實踐者，電流畸變率明顯降低管理，三相電流畸變率降至4.0%、4.1%豐富、4.4%。

　　（4）安裝現(xiàn)場(chǎng)

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　　結(jié)論

　　本文主要地鐵負(fù)載電能質(zhì)量治理方案的相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)對(duì)地鐵電能質(zhì)量方面出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析我有所應，并結(jié)合電能質(zhì)量相應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)深刻認識，給出相應(yīng)的治理方案。后結(jié)合廣東某地鐵電能質(zhì)量改造項(xiàng)目案例管理，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用證明了濾波器設(shè)備的實(shí)用性明確相關要求，驗(yàn)證了有源濾波器設(shè)備可快速地治理無(wú)功及諧波電流，并且解決地鐵用電負(fù)荷增長(zhǎng)帶來(lái)的電能質(zhì)量惡化問(wèn)題方案，對(duì)地鐵電子設(shè)備特點、儀器儀表的計(jì)量和整體供電能力、安全運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義統籌發展。