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有源濾波器新聞

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地鐵上應用的有源濾波器

地鐵上應用的有源濾波器

2018-06-13 16:51:00

有源濾波器在地鐵中的應用

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    随着科技的進步,城市化水平的不斷提高,城市地鐵交通與人們日常生活息息相關。地軌道交通系統的用電設備缤紛複雜,其中像電力機車、空調水泵及風機、電梯、機房網絡設備、UPS、燈光調控系統、消防系統、監控系統和其他電力電子設備分布在整個地鐵的應用現場。造成了惡劣的諧波環境,對保證電力系統和設備的安全正常運行造成了極大的威脅。

   

軌道供電系統中存在的五點問題:

(1) 軌道交通的供電系統是比較特殊的單相供電,這樣導緻了三相的嚴重不平衡。

(2) 電鐵軌道交通供電系統是經大功率整流橋整流輸出後供機車取流牽引,目前國内電鐵機車都是采用直流斬波器作為牽引機車直流電源整流系統,機車牽引取流時負荷變化劇烈及快速,産生大量11 次、13 次諧波電流。

(3) 站用變頻器、UPS、開關電源大量非線性負荷,且随着節能的需要,變頻負荷所占比重逐年提高。變頻負荷逐年增加,其産生的諧波電流也在相應增加。

(4) 電力機車頻繁啟動、加速、制動使得系統無功快速變化,諧波存在也增加了系統無功的損耗,緻使功率因數變化不定且低下。

(5) 根據GB50157-2003《地鐵設計規範》,地鐵動力照明供電系統應采用并聯電力電容器作為無功補償裝置。從理論上,該電力電容器無論在基波下還是在諧波下均表現為容性,因此,對于不論是來自于配電變壓器高壓側的諧波還是來自于低壓變頻負荷産生的諧波均會起到放大作用。


    在城市軌道交通供電系統中使用的剛性接觸網一般為懸挂式,它與以往的柔性接觸網是存在明顯的區别的,其安裝的方法主要有兩種,一種是T型,,這種類型的彙流排的橫截面積比較大,還能将電阻減少到百分之六十左右,不需要饋電線的輔助,所以結構簡單,排列緊湊。


諧波的危害:

(1)諧波污染對電網的影響

    諧波對電網的安全性、穩定性、可靠性的影響還表現在可能引起電網發生諧振、使正常的供電中斷、事故擴大、電網解裂等。

(2)諧波對電力變壓器的影響

    諧波電流使變壓器鐵損及銅損增加,同時使溫度上升并産生噪聲。變壓器損耗的加大,會使絕緣介質老化并加速壽命縮短。

(3)諧波對電纜的影響

    諧波污染會使電纜的介質損耗、輸電損耗增大,洩漏電流上升,溫升增大,幹式電纜的局部放電增加,引發單相接地故障的可能性增加。

(4)對電容器的影響

    使電網中的電容器産生諧振。


有源電力濾波器的原理:

    有源電力濾波器通過電流互感器,實時檢測負載電流,并通過内部DSP計算,提取出負載電流的諧波成分,然後通過PWM信号發送給内部IGBT,控制逆變器産生一個和負載諧波電流大小相等,方向相反的諧波電流注入到電網中,實現濾波功能。如下圖所示:

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    有源濾波器在城市軌道交通供電系統剛性接觸網的應用過程中的作用非常廣泛,并且其使用的性價比也比較高。在改造舊線與安裝新線以及降低隧道的使用空間等情況下具有重要的意義。經研究發現,目前懸挂式的剛性接觸網已經運用到全國各個城市700米長左右的軌道中,其發展的前景非常廣闊,安裝技術也已經發展成熟,安裝的方式也越來越先進,在城市軌道交通中也越來越重要。