地铁供电系统谐波的分析及治理

段永强

（西安市地下铁道有限公司，710018，西安∥工程师）

随着科学技术的发展，各种非线性和时变性电子装置如逆变器、整流器及开关电源等大规模使用，使得电力系统中谐波成分显著增加，其负面效应日益显见。“谐波污染”已经成为影响电能质量的主要因素之一，因此进行谐波治理也成为电力生产发展的迫切要求。

为确保电网的电压总谐波畸变率和各次谐波电压含有率在地铁投入运营时能满足国家标准的规定，防止牵引供电对电网和用户（包括地铁）的各种电气设备、用电器具造成危害，保证电网及设备的安全经济运行，对地铁接入电网后的谐波进行估算、分析以及治理是很有必要的。

1 谐波的产生

1.1 谐波的定义

在供配电系统中，当正弦电压施加在非线性电路上时，电流就变成非正弦波。对于非正弦周期的电压、电流，可进行傅立叶级数分解。其中频率与工频相同的分量称为基波，频率为整数倍基波频率的分量称为谐波。谐波次数n为谐波频率fn与基波频率f1的整数比（n＝fn／f1）。电工技术领域研究谐波次数范围一般为2≤n≤40。供电系统中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Nonharmonics）或分数谐波。国际电工标准给出的谐波定义为：谐波是频率为基波频率整数倍的正弦波。基波与谐波波形如图1所示。

图1 基波与谐波波形

1.2 谐波的国家标准

地铁是公用电网的一个用户。地铁用电必须严格遵守《电力法》和相关的电力行政法规及国家为公用电网制定的技术标准。……