城市轨道交通牵引供电系统谐波分析

浅析地铁牵引供电系统对配电网的谐波影响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。

标签：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。

地铁配电系统谐波产生原因及危害分析地铁配电系统是地铁运营的重要组成部分，其正常运行对于保障地铁线路的稳定运行至关重要。

然而，由于地铁配电系统中存在的各种电气设备和非线性负荷，会导致谐波的产生。

谐波是指频率为基波频率的整数倍的电力系统中出现的非基波电压和电流。

谐波产生的原因主要有以下几个方面：1.非线性负荷：地铁系统中存在着大量的非线性负荷，如电机、逆变器、变频器等。

这些非线性负荷在工作时会对电网产生谐波扰动，使得谐波电流和谐波电压产生。

2.电气设备：地铁配电系统中的各种电气设备也可能会产生谐波，如电网相电抗、变压器漏电感以及绕组电阻对电压的调整等都会引起谐波的产生。

3.电源类型：地铁配电系统的电源类型多种多样，有直流电源和交流电源。

其中，交流电源较为常见，而交流电源中转换的直流电流通过整流装置后接入配电系统时可能会产生谐波。

谐波的产生给地铁配电系统带来了一系列的危害，主要表现在以下几个方面：1.谐波电流会给设备造成过载和加速老化。

谐波电流会导致设备过载，使电气设备的工作温度升高，降低设备的使用寿命。

特别是电机，谐波电流会使其振动和噪声增加，加速绝缘老化，使维修和更换设备的频率增加。

2.引起功率因数下降。

谐波电流会引起系统中的总功率因数下降，导致功率因数低于标准值，使得系统效率降低，增加输电损耗，并会对电网稳定性产生影响。

3.干扰电气系统的正常运行。

谐波电流和谐波电压会使电网中的其他设备产生干扰，降低电气系统的性能。

例如，谐波会干扰到计量仪表的准确性，造成计量误差。

4.影响电网的质量。

谐波电流和谐波电压会引起电压波形畸变，使电网中的电压质量下降，如电压失真、电压偏移、电压不平衡等现象。

为了解决谐波问题，可以采取以下措施：1.合理设计地铁配电系统，减少非线性负荷。

在设计地铁配电系统时，应充分考虑非线性负荷的特性，避免或减少非线性负荷的使用，如采用大容量的直流电源而不是交流电源。

2.使用谐波滤波器。

在地铁配电系统中增加谐波滤波器，可以有效地滤除谐波电流和谐波电压，减少谐波对电网的影响。

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析随着城市轨道交通的发展，牵引供电系统在保障列车运行安全和稳定性方面起着至关重要的作用。

随之而来的问题也日益显现，其中之一便是谐波问题。

谐波是指在交流电网中产生的频率是基波频率的整数倍的电压和电流成分，由于牵引供电系统中存在大量的电机、变频器等非线性负载，谐波在其工作中难免会产生，并且会对系统的稳定性和设备的寿命造成影响，因此对于牵引供电系统中的谐波进行分析和控制显得尤为重要。

对于牵引供电系统中谐波的来源需要进行详细的了解。

在城市轨道交通中，列车牵引系统是整个系统中耗电最大的部分，其主要由牵引变流器、牵引电机等组成，其中变频器是主要的谐波源。

当列车从静止状态加速至工作速度时，会导致变频器系统的工作频率从极低的频率变化至很高的频率，这种频率的变化带来的是非常复杂的谐波波形。

除变频器外，城市轨道交通的供电系统中还包括变电站、接触网、牵引线路等多个环节，这些环节中的负载也会产生谐波。

城市轨道交通牵引供电系统中谐波的产生是多方面的，需要全面的分析。

对于牵引供电系统中谐波的影响进行详细的研究。

谐波会对系统中的设备和设施产生一系列的负面影响，包括设备的损坏、系统的稳定性下降、电磁干扰等。

谐波会对变频器等非线性负载本身产生影响，导致设备的性能下降，甚至烧坏。

谐波会加大供电系统的损耗，进一步减短设备的使用寿命，增加了维护和更换的成本。

谐波还会在系统中引起电压、电流等参数的波动，对系统的稳定性和功率因数造成影响，甚至对其他设备产生电磁干扰，影响系统的正常运行。

针对城市轨道交通牵引供电系统中谐波的分析，需要采取一系列有效的控制措施。

首先是从源头上控制谐波的产生。

通过选择合适的牵引电机和变频器，减小非线性负载对系统中谐波的产生，从而减小对供电系统的影响。

其次是在系统中加入谐波滤波器，对系统中的谐波进行衰减。

谐波滤波器可以将谐波电压和电流滤除，减小对其他设备的影响，提高系统的稳定性和安全性。

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析随着城市轨道交通的不断发展，城市轨道交通牵引供电系统也逐步得到完善。

牵引供电系统是城市轨道交通的重要组成部分，其主要作用是为列车提供电力，使其运行平稳快捷，并保证乘客的安全。

然而，在实际运行过程中，牵引供电系统中存在着谐波问题，会对系统造成一定的影响，本文主要对城市轨道交通牵引供电系统的谐波进行分析。

首先，介绍一下谐波的概念。

谐波是指在周期性电路中，频率是原有基波频率整数倍的周期性电信号，其波形呈正弦曲线。

在城市轨道交通系统中，由于列车电机的采样控制、无感自持续电机等因素的影响，会在系统中引入谐波电流和电压。

这些谐波电流和电压会造成牵引变流器、牵引逆变器、隔离变压器等设备的磁、电、温等方面的问题，对设备的寿命产生影响。

其次，谐波的来源很多，主要包括列车电机、牵引变流器、牵引逆变器、隔离变压器、线路等。

其中列车电机是主要的谐波源，由于各个相之间的差异性，会产生不对称的电流波形，引入谐波电流。

当谐波电流通过交流电源、线路和变压器时，会产生谐波电压。

此外，牵引变流器和牵引逆变器中的开关器件会产生大量高频电压、电流，进一步导致各种电磁干扰。

同时，隔离变压器中的漏电感值也会受到谐波电流的影响而发生变化。

最后，对城市轨道交通牵引供电系统谐波的分析结果进行总结。

谐波问题会影响到城市轨道交通供电系统和列车的可靠性和安全性，需要进行有效的控制。

一方面，可以通过在设计阶段加入滤波器、降低变压比等方式来减少谐波电流和谐波电压。

另一方面，可以通过进行谐波电流监测、降低变流器和逆变器的开关频率等措施来减少谐波的影响。

因此，城市轨道交通牵引供电系统的谐波分析具有重要的理论和实际意义，对保证城市轨道交通的运行安全和提高设备的寿命具有积极的作用。

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析轨道交通系统已经成为现代城市交通运输的重要组成部分，其牵引供电系统作为轨道交通载体的重要组成部分，也成为了城市轨道交通运输的核心技术之一。

谐波分析是牵引供电系统设计和运行中的重要技术之一，对于提高牵引供电系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

城市轨道交通的牵引供电系统是通过供电轨来为列车提供电力，供电轨通常由钢轨和额外的导线组成。

当列车运行时，供电轨上会出现交流电压，由于列车的牵引电机和其他设备的特性，会导致谐波电流和谐波电压的产生。

比如列车电机的非线性特性、整流装置的谐波过滤等都会导致牵引供电系统中的谐波。

1. 对设备的影响供电系统中的谐波会对设备产生一定的影响，如电机、变压器、电容器等设备都会受到谐波的影响，可能导致电磁噪音、热损耗增加、设备寿命缩短等问题。

谐波会导致系统中电能的损耗增加，进而导致能耗增加，从而提高了牵引供电系统的运行成本。

由于谐波的存在，可能会对其他系统产生影响，如控制系统、通信系统等，可能会导致设备的故障或不稳定。

谐波分析是针对牵引供电系统中的谐波进行的一种技术手段，通过对牵引供电系统中的谐波进行分析，可以得到系统中谐波的分布情况、谐波谐振点等重要信息。

具体的谐波分析方法主要包括以下几种：1. 理论分析通过对牵引供电系统的结构和工作原理进行分析，从而得到系统中谐波产生的机理和规律。

2. 实验测试通过在实际的牵引供电系统中进行测试，获取牵引供电系统中的谐波特性数据，如谐波电流、谐波电压等。

3. 数值模拟通过建立牵引供电系统的数学模型，利用计算机软件进行仿真，得到系统中谐波的分布情况和谐波谐振点等重要信息。

谐波分析仪可以用于测量牵引供电系统中的谐波电流和谐波电压，从而了解系统中谐波的分布情况和特性。

2. 谐波滤波器谐波滤波器可以用于对牵引供电系统中的谐波进行滤波，从而减小系统中谐波的影响，提高系统的稳定性和可靠性。

3. 谐波仿真软件通过对城市轨道交通牵引供电系统进行谐波分析，可以了解系统中谐波的分布情况和特性，从而采取相应的技术手段对谐波进行控制和消除，提高供电系统的稳定性和可靠性，减少系统中谐波对设备和其他系统的影响，降低系统的运行成本，提高能源利用率和运行效率，保障城市轨道交通的安全运行。

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析随着城市轨道交通的发展，牵引供电系统作为轨道交通的重要组成部分，其质量和稳定性对于整个轨道交通系统的运行至关重要。

牵引供电系统中随之产生的谐波问题，却给轨道交通系统的稳定性和运行效率带来了一定的影响。

对城市轨道交通牵引供电系统的谐波进行分析和研究，对于提高轨道交通系统的稳定性和电能质量具有重要意义。

1. 谐波的来源城市轨道交通系统的牵引供电系统通常采用交流电供电，而牵引系统中的电机和逆变器等装置工作时会产生大量的谐波。

牵引供电系统采用的整流装置、滤波器等设备也会引入谐波。

城市轨道交通系统中的非线性负载如空调、照明等设备也会对牵引供电系统产生谐波扰动。

这些谐波扰动将对轨道交通系统的电能质量和稳定性产生影响。

2. 谐波对牵引供电系统的影响谐波对牵引供电系统的影响主要表现在以下几个方面：（1）电能质量受到影响。

谐波会导致电压波形失真、电压不平衡、频率偏差等问题，影响到电能质量的稳定性。

（2）设备损耗增加。

谐波会导致设备内部电流增大、温升升高，加速了设备的老化和损坏。

（3）系统容量减少。

由于谐波的存在，轨道交通系统的供电系统容量会减少，影响到系统的运行效率和稳定性。

（4）电磁干扰加剧。

谐波会导致设备之间的电磁干扰加剧，影响到系统的正常运行。

3. 谐波分析方法对城市轨道交通牵引供电系统的谐波进行分析，可以采用以下几种方法：（1）测量分析法。

通过在系统关键点进行电压、电流等参数的实时测量，对系统中的谐波进行分析和评估。

（2）仿真计算法。

利用电磁暂态仿真软件对牵引供电系统进行建模，并进行谐波扰动的仿真计算和分析。

（3）实验验证法。

通过在实际轨道交通系统中设置实验台，对牵引供电系统中的谐波进行实际验证和观测。

4. 谐波治理方法针对城市轨道交通牵引供电系统中的谐波问题，可以采用以下几种方法进行治理：（1）利用滤波器进行谐波消除。

在牵引供电系统中设置合适的谐波滤波器，对系统中的谐波进行消除和抑制。

地铁电力系统中谐波产生原因及危害分析摘要：地铁的稳定运行与乘客的生命财产安全存在密切联系，为了强化地铁电力系统运行过程中的稳定性及安全性，需要提高对谐波问题的重视。

本文分析了引发地铁电力系统谐波问题的主要因素，明确了谐波带来的主要危害，并提出有效防范及处理谐波问题的有效策略，意在提高电力系统运行效率，强化地铁投运过程中的安全性，在此基础上，做到节能降耗，进一步提升地铁电力系统的运行水平，让地铁拥有更强的动力，推动交通运输行业的稳定有序发展。

关键词：地铁电力系统；谐波产生原因；谐波综合治理地铁是城市交通发展中的重要出行工具，能够减少公共交通带来的拥堵问题，缓解地面交通面对的运输压力，为人们的日常出行提供便利。

但地铁电力系统投运中的稳定性直接影响地铁乘客的安全性，而地铁电力系统中容易产生谐波，是电力系统稳定性的重要影响因素之一，需构建健全的谐波处理体系，保障电力系统安全。

1.地铁电力系统中谐波带来的主要危害1.1带来附加损耗及影响电气设备正常运行一旦在地铁电力系统中产生谐波，容易给电力系统带来安全威胁，不利于维持系统的稳定运行。

首先，电力系统谐波容易在电网元件使用过程中，使其产生附加损耗，还会降低输配电效率，发电效率同样会受到不同程度的影响，当三相系统中性线中有大量三次谐波流经时，容易增加火灾事故的发生概率；其次，因为电力系统中有数量很多的电气设备，所以，谐波容易在设备运行过程中，增加电机损耗，会增加机械振动及过电压情况的发生概率，使得变压器局部温度出现异常，不仅增加了安全事故的发生概率，还容易缩短电气设备的使用寿命。

1.2降低电气测量仪表准确性及通信质量因为电力系统中的多数电气测量仪表为磁电型及感应型仪表，所以，此类仪表在实际运行过程中，受到谐波影响的概率较高，会对仪表测量结果的准确性造成不良影响，且在谐波的影响下，引发继电器保护装置与自动装置误动作的概率较高。

立足于通信系统的角度，一旦在电力系统中产生谐波，会干扰通信信号，使得通信质量无法得到保证，严重的还会引发信息丢失问题，给通信系统的稳定运行带来阻碍。

地铁电力系统中谐波产生原因及危害探讨地铁作为大城市中最便捷的交通工具之一，其电力系统由高压主变电站、牵引变电所、受电变电所、配电室、倒送站以及接地系统等组成。

但是在地铁电力系统中，存在一些严重的问题，其中之一就是谐波的产生。

而这些谐波不仅会影响电力系统的运行，也会对周围环境和人员健康造成危害。

因此，我们有必要对地铁电力系统中谐波产生原因及危害进行探讨。

谐波的产生原因在地铁电力系统中，谐波通常是由电子设备和非线性负载产生的。

目前，地铁电力系统中常见的谐波源有以下几种：1. 牵引变电所牵引变电所是地铁系统中的重要组成部分，其主要功能是将主变电站提供的高压交流电转换为直流电，供给电动车使用。

但是，在转换的过程中，会产生大量的电子器件，例如电磁阀、温度传感器、可逆转变器和机械传动系统等，这些设备都可能产生谐波。

2. 交流配电系统交流配电系统包括受电变电所、配电室等设备，其作用是将高压交流电转换成低压交流电，并分配给不同的用户。

在此过程中，大量的非线性负载会引起电子器件产生谐波，如变频器、电容器、电感器等。

3. 灯光地铁车站和车厢内的灯光也是谐波的一个重要来源。

许多灯光都使用了LED及其他电子器件，而这些器件的工作方式都是非线性的，因此在运行时也会产生谐波。

4. 电视机和广播系统在地铁的车站和车厢内，人们常常会看到电视机和听到广播，这些设备也是谐波的来源之一。

这些设备内部都有很多电子器件，例如电子管、晶体管、场效应管等，这些设备在使用时也会产生谐波。

5. 其他非线性负载在地铁站和车厢内，还有一些其他的非线性负载。

例如电梯、自动扶梯、空调等设备，这些设备在工作时都会引起电流和电压的变化，从而产生谐波。

谐波对地铁电力系统的危害谐波不仅会影响地铁电力系统的稳定运行，还会对周围的环境和人员健康造成危害。

以下是谐波对地铁电力系统的主要危害：1. 降低电力系统的效率在电力系统中，由于谐波的存在，电流和电压的波形将会失真，这会导致一些功率的损失。

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析城市轨道交通系统是现代城市的重要组成部分，轨道交通牵引供电系统是轨道交通运行的重要组成部分，是轨道交通系统的“心脏”。

随着城市轨道交通的不断发展，轨道交通牵引供电系统的谐波问题成为一个突出的问题。

首先，定义一下什么是谐波。

谐波是指电流或电压周期性变化，其周期是原有信号周期的整数倍的一类信号。

在轨道交通牵引供电系统中，由于牵引系统采用的是交流调速电机，电网的电流与电压都是交流信号，因此在牵引供电系统中，谐波是不可避免的。

引入谐波会对轨道交通牵引供电系统产生一系列的问题，如电路故障、设备损坏、过电流保护的误动作等。

此外，谐波还会对负载产生影响，从而导致牵引系统的调速性能下降、电机损坏等问题。

为了解决轨道交通牵引供电系统中的谐波问题，需要对系统的谐波特性进行分析。

首先，需要采集轨道交通牵引供电系统的电压、电流等运行数据，利用数字信号处理技术对数据进行处理，得到系统的谐波谱。

然后，通过谐波谱分析技术，对系统中主要的谐波进行分析，包括谐波的频率、幅值、相位等特征。

最后，根据谐波分析结果，对系统进行优化设计，采取适当的补偿措施，降低谐波对系统的影响。

目前，常用的谐波分析方法主要包括离散傅里叶变换（DFT）、离散余弦变换（DCT）、小波变换（WT）等。

其中，离散傅里叶变换是最为常用的谐波分析方法，它能够将一段连续信号变换为一系列不同频率的正弦波，从而对信号进行分析。

DCT和WT是近年来发展起来的新型谐波分析方法，与DFT相比，它们具有更优异的性能和更高的计算效率，能够更好地解决实际问题。

总之，城市轨道交通牵引供电系统的谐波问题是一个复杂的问题，需要采用多种技术手段对系统进行分析和优化设计。

随着科技的不断发展，谐波分析技术将会越来越成熟和精确，为城市轨道交通的稳定运行提供更好的保障。

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析随着城市轨道交通的发展和建设，城市轨道交通牵引供电系统的谐波分析变得越来越重要。

谐波是指周期性变化且频率是原始基波频率的整数倍的电压或电流成分。

在城市轨道交通牵引供电系统中，谐波会引起系统的电压稳定性问题、线路设备的过热和损坏，甚至对周围环境和居民生活造成影响。

对城市轨道交通牵引供电系统的谐波进行分析和研究，对于确保系统的稳定运行和周围环境的安全性都具有重要意义。

城市轨道交通牵引供电系统的谐波来源主要有两个方面。

一方面是牵引系统本身会产生谐波，如牵引变流器、牵引电机等设备会引入非线性负载，产生谐波电流和谐波电压。

另一方面是城市轨道交通牵引供电系统作为大型电力系统，其所接入的电网本身也会存在谐波，如电网中的不平衡负荷、电弧炉、电炉等设备也会产生谐波。

城市轨道交通牵引供电系统的谐波对系统的影响主要表现在以下几个方面。

谐波会导致系统中的电压波形失真，影响线路设备的工作。

特别是对于牵引电机而言，谐波电压会直接影响电机的性能和使用寿命。

谐波会引起设备的过热和损坏，特别是变压器、电容器、绕组等设备容易因为谐波而产生热损耗，使设备温升增加，甚至引起设备的故障。

谐波还会对系统的电能质量造成影响，如会导致系统功率因数恶化，给电网和用户带来一定的损失。

谐波还会对系统周边环境和居民生活造成影响，如电磁干扰、噪音污染等也会对周围环境造成不利影响。

针对城市轨道交通牵引供电系统的谐波问题，需要进行谐波分析和研究，以保障系统的稳定运行和周围环境的安全性。

可以通过对牵引供电系统进行现场测量，获取系统的电压、电流波形数据，进而分析系统中存在的谐波成分和谐波水平。

可以利用专业的谐波分析软件对系统进行仿真模拟，通过建立系统的数学模型，对系统的谐波特性进行分析和评估。

可以根据谐波分析结果，针对系统中存在的谐波问题，提出相应的谐波滤波措施和控制方法，如可以在系统中增加谐波滤波器、优化系统的接线方式、改进牵引系统的控制策略等。