黃朝
摘要:在地鐵運(yùn)行過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些諧波,諧波的存在不僅增加了地鐵的運(yùn)行成本,還會(huì)在一定程度上縮短了地鐵設(shè)備的使用周期,下面本文將基于諧波的分析治理淺究地鐵低壓配電系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞:地鐵;低壓配電系統(tǒng);諧波
1 針對地鐵低壓配電系統(tǒng)的諧波論述
一般情況下,地鐵車站的低壓配電系統(tǒng)接線方式采用單線、母線的分段方式,地鐵正常運(yùn)行時(shí)母聯(lián)分段,確保地鐵正常運(yùn)行的前提下,如果遇到一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí),需要立即切除三級負(fù)荷,從而把地鐵正常運(yùn)行的重任放到另一臺(tái)變壓器上。通常情況下,地鐵低壓配電系統(tǒng)的用電負(fù)荷包含的內(nèi)容較為豐富,主要有照明、給排水、通信、屏蔽門、監(jiān)控等。
1.1 存在于地鐵內(nèi)的諧波來源
由于地鐵正常運(yùn)行中需要許多非線性電氣設(shè)備的支持,這類設(shè)備在工作過程中容易產(chǎn)生諧波,存在于地鐵內(nèi)的諧波來源主要有熒光燈、消防應(yīng)急電源(EPS)、通信、售票等弱電系統(tǒng)LIPS電源、變頻器等電氣設(shè)備中。
1.2 地鐵諧波對其運(yùn)行系統(tǒng)的作用
1.2.1 地鐵諧波對輸變電設(shè)備的作用
地鐵諧波的出現(xiàn)會(huì)縮短電壓器、輸電線路以及電容器的使用周期,嚴(yán)重的還會(huì)造成交通事故;還可能會(huì)引發(fā)繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)。
(1)對輸電線路的負(fù)面影響:
我們先要弄清楚諧波對輸電線路的負(fù)面影響,由于諧波電流能夠引發(fā)高頻率的電場,會(huì)給絕緣介質(zhì)的放電現(xiàn)象帶來負(fù)面影響,加速絕緣體的老化。
(2)對變壓器的作用:
針對一般的變壓器諧波,我們通常是有針對性的防控諧波,盡量把繞組溫度控制在合理的范圍內(nèi);針對那些為不對稱負(fù)荷工作的變壓器,加入負(fù)荷電流中包含一定的直流分量,就會(huì)導(dǎo)致變壓器飽和度的變相增大,進(jìn)而導(dǎo)致電流產(chǎn)生的諧波增大。
(3)對無功補(bǔ)償電容器的作用:
通常情況下的諧波電流不會(huì)太高,但是在電容器的影響下則會(huì)被擴(kuò)大好幾倍,在諧振過程中則會(huì)擴(kuò)大至少30倍。諧振將會(huì)造成過電流和過電壓,進(jìn)而加速電容器的損壞。
1.2.2 諧波對通訊系統(tǒng)的作用
當(dāng)通信系統(tǒng)受到諧波的影響后就會(huì)產(chǎn)生噪聲,影響通話質(zhì)量。甚至?xí)斐尚盘?hào)的丟失,如果同時(shí)受到諧波和基波的影響,還有可能對通信設(shè)備及工作人員安全帶來危害。
2 針對諧波分析提出相應(yīng)的解決方案
針對地鐵諧波的危害我們可以采取兩種解決方案,首先是諧波集中補(bǔ)償方式,其次是就地補(bǔ)償方式,前者主要是依靠諧波補(bǔ)償設(shè)備的科學(xué)安裝來完成諧波的有效控制,這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于諧波電流經(jīng)過變壓器母線后能夠有一定程度的降低,且所需的投資資金較少,能夠有效保護(hù)上一級電網(wǎng);后一種方式主要是通過濾波器的科學(xué)安裝實(shí)現(xiàn)諧波的控制,能夠從根本上消除諧波危害,但是操作時(shí)所需的資金較多。
不同系統(tǒng)的諧波治理方法也有所不同,尤其是對于地鐵車站低壓配電系統(tǒng)的諧波治理來說,需要注意幾點(diǎn):
(1)消除諧波污染對關(guān)鍵的測控、通訊、指揮系統(tǒng)的作用;
(2)消除諧波引發(fā)中線過載而導(dǎo)致電氣火災(zāi)發(fā)生的可能;
(3)盡可能的減少地鐵配電系統(tǒng)對上級電網(wǎng)的負(fù)面影響。
因?yàn)榈罔F的通訊系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)等對運(yùn)行安全有較高的要求,我們嘗試在變壓器下進(jìn)行集中補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方式盡管能夠減少諧波的負(fù)面影響,但是卻無法從根本上清除其對主要系統(tǒng)的影響,因此,在地鐵站房低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)盡量選用就地補(bǔ)償模式(如圖1)對諧波源所產(chǎn)生的污染進(jìn)行就地補(bǔ)償,將諧波危害消除在源頭。
盡管這種解決方式效果較好,但是其所需的成本較高,并且設(shè)計(jì)施工過程較為繁瑣,工程量較大。為了在控制諧波危害的基礎(chǔ)上盡量降低成本,我們可以嘗試把負(fù)載分類與集中補(bǔ)償方式相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)。
在進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中,我們要科學(xué)劃分產(chǎn)生諧波的源頭,另外還要把重點(diǎn)保護(hù)的系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的分類,然后把諧波源負(fù)荷設(shè)置在低壓母排的尾端,需要得到重點(diǎn)保護(hù)的負(fù)荷安置在變壓器側(cè)面。最后需要把濾波器安置在兩種負(fù)荷中間,達(dá)到集中消除諧波的目的。
把上述解決方案進(jìn)行落實(shí),具體就是把地鐵低壓配電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波利用諧波器進(jìn)行集中治理,最后從根本上消除了諧波對其他關(guān)鍵系統(tǒng)的負(fù)面作用,同時(shí)還能降低運(yùn)行成本。
3 結(jié)論
經(jīng)過上文中的相關(guān)論述,我們可以得到如下結(jié)論:
(1)針對地鐵低壓配電系統(tǒng)中出現(xiàn)的運(yùn)行故障,我們可以及時(shí)在變壓器下設(shè)置濾波器,同時(shí)結(jié)合無功補(bǔ)償?shù)姆绞酵瓿晒收系奶幚恚?/p>
(2)在變壓器下設(shè)置濾波器能夠明顯改善電流電壓的波形,如果可以的話把濾波器安裝在補(bǔ)償柜后面會(huì)有更好的濾波效果;
(3)濾波器的合理安裝可以有效減少地鐵諧波對重要系統(tǒng)的負(fù)面影響
除此之外我們還發(fā)現(xiàn),地鐵牽引力產(chǎn)生的諧波基本上不會(huì)對低壓配電系統(tǒng)造成影響。