城市轨道交通的低压有源滤波装置的应用.pdf

城市轨道交通低压有源滤波装置的应用 杨兴媚 江苏安科瑞电器制造有限公司 1 1 11、引言 随着科技的进步，城市化水平的不断提高，城市轨道交通与人们日常生活息息相关。地轨道 交通系统的用电设备缤纷复杂，其中像电力机车、空调水泵及风机、电梯、机房网络设备、UPS、 灯光调控系统、消防系统、监控系统和其他电力电子设备分布在整个地铁的应用现场。造成了恶 劣的谐波环境，对保证电力系统和设备的安全正常运行造成了极大的威胁。本文通过对谐波问题 产生的原因进行分析，提出切合工程实施的解决方案。 2 2 22、轨道交通存在的问题 轨道供电系统中主要存在以下五点问题： (1) 轨道交通的供电系统是比较特殊的单相供电，这样导致了三相的严重不平衡； (2) 电铁轨道交通供电系统是经大功率整流桥整流输出后供机车取流牵引，目前国内电铁机车都 是采用直流斩波器作为牵引机车直流电源整流系统，机车牵引取流时负荷变化剧烈及快速，产生 大量11次、13次谐波电流； (3) 其次是站用变频器、UPS、开关电源大量非线性负荷（3 次、5次、7 次等），且随着节能的 需要，变频负荷所占比重逐年提高。变频负荷逐年增加，其产生的谐波电流也在相应增加。 (4) 电力机车频繁启动、加速、制动使得系统无功快速变化，谐波存在也增加了系统无功的损耗， 致使功率因数变化不定且低下。 (5) 根据GB50157-2003《地铁设计规范》，地铁动力照明供电系统应采用并联电力电容器作为无 功补偿装置。从理论上，该电力电容器无论在基波下还是在谐波下均表现为容性，因此，对于不 论是来自于配电变压器高压侧的谐波还是来自于低压变频负荷产生的谐波均会起到放大作用。其 放大作用已被国内多个地铁系统的实测结果所验证。 3 3 33、谐波产生的危害 (1) 影响动力电气设备的正常工作，除了引起附加损耗外，还可使变压器局部严重过热，使电容 器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，严重时会导致变压器烧毁、电缆放炮、电容器击穿 等故障； (2) 会引起系统中局部并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，使前述的危害大大增加，甚至引 起严重事故； (3) 会导致电力系统内继电保护和自动装置误操作，如保护开关误跳闸，导致部分线路断电； (4) 使电力系统内计算机等精密设备无法正常工作； 4 4 44、轨道交通系统谐波解决方案 ANAPF 有源滤波器具有动态响应速度小于20ms，滤除2-21 次谐波，可以实时检测系统的谐 1 波电流，控制命令装置发出反向相等的谐波电流，平衡系统谐波电流，滤除系统谐波电流，去除 系统谐波电流，去除谐波损耗，稳定系统电压，平衡三相电压，补偿无功损耗。 4.1ANAPF 有源滤波器主要技术特点 DSP+FPGA全数字控制方式，具有极快的响应时间；先进的主电路拓扑和控制算法，精度更 高、运行更稳定；一机多能，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，方便扩容；具有完善的桥臂过流、保护功能；使用方便，易于操作和维护。 4.2ANAPF 有源滤波器主要技术参数 接线方式 三相三线或三相四线 接入电压 3×380V±10% 接入频率 50Hz±2% 动态补偿响应时间 动态响应＜4ms，全响应时间＜20ms； 开关频率 10kHz 谐波补偿次数 2-21次 保护类型 直流过压 IGBT 过流 装置温度保护 过载保护 自动限流在设定值，不发生过载 冷却方式 智能风冷 噪音