电气化地铁及铁路谐波源特点分析

概述

地铁、铁路等作为现代城市交通系统的重要组成部分，其电能质量状况越来越多的受到人们的关注。

地铁、铁路除了牵引负荷（直流电动车辆）外，为保证地铁、铁路车站运营的功能性舒适性，车站内还有很多动力照明设备，其中大量非线性设备的运行必然产生谐波电流。

地铁、铁路车站内强电、弱电多个系统并存，高压、低压多个电压登记并存，交流、直流多个供电模式并存，所以有效抑制谐波电流创造更好的电磁兼容环境，是保证地铁、铁路正常运营的基础。

谐波源分析

以地铁典型车站的具体负荷情况为例，车站内存在大量非线性电气设备，归纳起来有以下几种：

节能灯

为了满足照明节能和亮度要求，地铁车站中站台站厅、广告牌、导向系统照明、办公管理用房等均使用节能灯。

由于荧光灯为单相电源供电，所以节能灯和节流器主要产生2N±1次谐波。

变电所直流屏、EPS电源等

地铁车站内有变电所使用的直流屏、消防应急电源等，此类电源均存在整流过程，在其工作过程中或产生谐波电流，此类电源基本上为3相交流输入，所以主要产生6N±1次谐波。

通信、售票等弱电系统UPS电源

弱电系统应用在车站、车辆段、停车场、控制中心等场所，包括通信、信号、综合监控（电力监控PSCADA、环境与设备监控BAS、火灾自动报警FAS、门禁ACS）、自动售检票系统AFC、乘客信息系统PIS、屏蔽门等部分，系统一般由计算机、网络设备及自动化控制设备组成，用电为**负荷，因此需要高可靠性的后备电源（UPS）进行不间断供电，以保证供电质量和供电连续性。

变频器和软启动器

站场中风机、水泵均配置了变频器或软启动器，以达到改善启动冲击和运行节能的要求。

另外，电梯和扶梯数量较多。目前，电梯、扶梯均采用交交变频调速方式。由于变频器的使用，必然会产生6N±1次谐波。

地铁/铁路谐波源特点分析：
名称	设备功率（KV）	设备类型	是否为谐波源
一般照明	120	荧光灯（电子镇流器）	是
广告照明	140	荧光灯（电子镇流器）	是
车站导向系统	60	荧光灯（电子镇流器）	是
EPS电源屏	30	存在整流与逆变	是
变电所交直流屏	30	存在整流与逆变	是
内部通信系统	25	电子设备采用开关模式电源整流设备	是
外部通信系统	25	电子设备采用开关模式电源整流设备	是
公安通信系统	12	电子设备采用开关模式电源整流设备	是
信号系统	15	电子设备采用开关模式电源整流设备	是
**门系统	30	电子设备采用开关模式电源整流设备	是
环境监控/防灾报警系统	15	电子设备采用开关模式电源整流设备	是
自动捡售票系统	60	电子设备采用开关模式电源整流设备	是
大系统排风机	110	变频控制器	是
其他各类小风机	69	感性负载	否
电动风阀	0.1	感性负载	否
冷水机组	200	变频控制器	是
冷冻泵、冷却泵	94	感性负载	否
废水泵、污水泵	42	感性负载	否
扶梯	220	变频控制器	是
电梯	10	变频控制器	是
风机房检修电源箱	15	检修时电弧产生	是
区间检修电源箱	15	检修时电弧产生	是