城市轨道交通低压无功补偿装置及有源滤波装置的应用目前国内城市轨道交通线路供电系统低压配电系统普遍存在由于谐波问题导致电气设备损坏的现象，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。一、存在问题及现状分析（1）低压系统谐波来源低压动力照明负荷包括车站的通风空调、自动扶梯、排水、通风、消防及各车站、区间、变电所的照明负荷等能耗，其中含有大量变频负荷，且随着节能的需要，变频负荷所占的比重逐年提高。变频负荷也在逐年增加，其产生的谐波电流也在相应增加。（2）无功补偿为集中补偿地铁系统动力照明负荷的无功分量，目前地铁系统一般在变电所0.4kV母线设置电力电容器组，电容器组具有自动投切功能，且功率因数连续可调，调节范围一般在0.8～0.9之间，使补偿后的功率因数不低于0.9。（3）无功补偿装置与谐波的关系根据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。因此，国内地铁动力照明供电系统多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。其放大作用已经被国内多个地铁系统的实测结果所验证。系统的谐波过大将会带来供电质量下降、断路器误动作、电容器谐振损坏、熔丝型保护装置意外动作以及敏感的电子通讯设备损坏等问题，进而造成电气设备的绝缘寿命和使用寿命大大降低。因此，目前国内绝大部分城市轨道交通采用的是预留电容补偿装置的做法，即便在工程中已经投入，也暂缓投入使用。二、设备发展情况结合目前现有的技术，滤波装置和无功补偿设备主要有以下几种方案：方案一、单体电容器三角形接法组成的低压无功功率补偿方案。如图1所示。该电容器虽然起到了无功补偿以提高功率因数的目的，但是它对系统所产生的5、7、11、13、23、25等次谐波起到了放大的作用。该接线形式技术简单、投资最少，但存在放大谐波的问题。
图1单体电容器三角形接法组成的低压无功功率补偿方案方案二、在低压400V母线上设有源滤波装置，如图2所示，它可以产生与来自于低压负荷的谐波大小相等，相位相反的谐波，从而有效地滤除谐波。有源滤波装置可以单独设定各次谐波的滤波目标，不存在过载及过补偿的问题。但是牵引负荷所产生的谐波会通过配电变压器传输至低压侧从而会经过该单体电容器，该方式对限制电容器放大牵引负荷产生的谐波没有效果。图2 低压400V母线上设有源滤波装置方案三、无功补偿装置采用带电抗器的无功补偿装置（即电容器串联电抗器），通过选取元件的参数使装置在谐波频率下为一低阻抗支路以吸收谐波，在基波频率下仅呈容性以提高功率因数。该方式下为避免谐波放大，需要单调谐滤波频率设定在地铁负荷产生的最低次谐波频率附近，且应在该最低次谐波频率下呈感性。但地铁供电系统中谐波频谱较宽，若采用该方式，则对其它更高次谐波的滤波效果较差。若设置多组调谐支路，由于有严格的投切次序，不易做到谐波与无功补偿共赢的效果的控制，较难满足系统运行状态的变化。同时该方式远期可扩展性及灵活性相对较差。4）带电抗器的无功补偿装置与有源滤波装置同时使用，它综合了两者的优点，有源滤波器对来自于低压系统调频负荷的谐波进行滤除，带电抗器的无功补偿装置使其在谐波下呈现感性，从而避免对谐波的放大，同时避免与系统形成谐振。只是，该方案对系统来说投资较大。综上，第4种方案既能够滤除来自低压负荷侧的谐波，又能避免对来自牵引负荷侧的谐波放大。但是，由于地铁低压谐波源种类繁多，在地铁建设初期很难对谐波进行准确计算，随着地铁建设的未来扩容和改造，很难合理地确定有源滤波装置的容量。因此建议先预留相应的安装位置和接线条件，在建设调试阶段对低压谐波进行实际测量和评估后，再根据评估结果最终确定有源滤波装置的投入容量。
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城市轨道交通低压无功补偿装置及有源滤波装置的应用
城市轨道交通低压无功补偿装置及有源滤波装置的应用
目前国内城市轨道交通线路供电系统低压配电系统普遍存在由于谐波问题导致电气设备损坏的现象，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。
一、存在问题及现状分析
（1）低压系统谐波来源
低压动力照明负荷包括车站的通风空调、自动扶梯、排水、通风、消防及各车站、区间、变电所的照明负荷等能耗，其中含有大量变频负荷，且随着节能的需要，变频负荷所占的比重逐年提高。变频负荷也在逐年增加，其产生的谐波电流也在相应增加。（2）无功补偿
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为集中补偿地铁系统动力照明负荷的无功分量，目前地铁系统一般在变电所0.4kV母线设置电力电容器组，电容器组具有自动投切功能，且功率因数连续可调，调节范围一般在0.8～0.9之间，使补偿后的功率因数不低于0.9。
（3）无功补偿装置与谐波的关系
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。因此，国内地铁动力照明供电系统多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。其放大作用已经被国内多个地铁系统的实测结果所验证。系统的谐波过大将会带来供电质量下降、断路器误动作、电容器谐振损坏、熔丝型保护装置意外动作以及敏感的电子通讯设备损坏等问题，进而造成电气设备的绝缘寿命和使用寿命大大降低。因此，目前国内绝大部分城市轨道交通采用的是预留电容补偿装置的做法，即便在工程中已经投入，也暂缓投入使用。
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