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地铁供配电系统特征谐波产生的原因分析
地铁供配电系统是地下轨道交通系统的重要组成部分，包括供电子站、配电子站、接触网、轨道电路等子系统，其中特征谐波的产生是地铁供配电系统中一个重要的问题。本文将从特征谐波的概念、产生原因以及对地铁供配电系统的影响等方面进行分析，旨在为深入了解地铁供配电系统的特征谐波问题提供帮助。
一、特征谐波的概念
特征谐波是指在电力系统中频率为整数倍的基波频率的谐波，其中的高次谐波在电力负载中具有较强的存在感，成为电力谐波中比较明显的一种。在地铁供配电系统中，特征谐波主要指50Hz和60Hz的基波频率的谐波。
二、特征谐波产生的原因
地铁供配电系统中的特征谐波主要有以下产生原因：
1.电力负载的非线性特性。地铁供配电系统中存在各种各样的非线性电器设备，如电机、变压器等。这些设备的电特性不仅随着电压的变化而变化，而且在一定电压下也随负载的不同变化。当设备电流的变化越大，其非线性输出也越明显，产生的谐波幅值也就越大。
2.接触网的电气特性。地铁供配电系统的接触网是一种非线性电阻，其电气特性在不同的电流状态下具有不同的电阻值。当接触网中电流大小和电流的偏离基波频率较大时，其电气特性会产生比较强烈的非线性输出，因而会对基波电压产生影响，导致特征谐波产生。
3.电网系统中的谐波源。在地铁供配电系统建设过程中产生的电网切换和平衡调节将产生谐波源，例如电容补偿器的切换和馈线切换等，在电力系统中也可能出现谐波源。
三、特征谐波对地铁供配电系统的影响
地铁供配电系统中存在的特征谐波将对系统造成以下影响：
1.设备的热损耗增加。在非线性设备中，谐波电流和基波电流之间存在相位不同的差异，这会导致设备产生谐波功率，并将其转化为热能释放出来。
2.噪声影响。特征谐波在电力系统中具有比较高的幅值和频率，会产生比较明显的电磁噪声，影响地铁车站等公共场所的环境质量。
3.保护装置的误动作。保护装置往往通过比较不同相电压或电流之间的相位角来判断设备是否出现故障，而在频率为整数倍的基波频率的谐波作用下，保护装置可能出现误动作。
4.通信、控制系统的故障。特征谐波的存在也会影响地铁控制系统和通信系统，导致系统的故障和误操作。
四、特征谐波的治理方法
针对地铁供配电系统中存在的特征谐波问题，应采取以下治理措施：
1.合理配置电力设备。在选择电器设备时，应尽量避免选用具有明显非线性特性的设备，并且需合理配置设备容量，以减少负载对电力系统的谐波输出影响。
2.引入滤波装置。采用合适容量的谐波滤波装置将地铁供配电系统中产生的谐波滤除，使基波电流得以正常传输，同时减少了电压波形的畸变。
3.优化接地系统。地铁供配电系统的接地系统优化可以减少系统中的谐波电流的流通，同时也可以将周围环境中的谐波电流引向地下，避免对外界造成较大的干扰。
4.加强系统监测。定期对地铁供配电系统的电气参数进行监测和检测，以及对其电气特性进行分析和诊断，可以更好地掌握地铁供配电系统中的特征谐波问题，及时进行处理。
五、结论
特征谐波是地铁供配电系统中一个重要问题，包括电源电压失真、设备热损耗、噪音污染等多种因素。针对此问题，应采取相关治理措施，引入滤波装置、优化接地系统、加强系统监测等方法来解决。这将有利于保持地铁供配电系统的正常运行，同时也有助于提高系统的电气安全性和可靠性。