1、地鐵供電系統介紹
地鐵供電電源一般取自城市電網，通過城市電網電力系統和地鐵供電系統實現輸送或變換，然后以適當的電壓等級供給地鐵各類設備。根據用電性質的不同，地鐵供電系統由兩部分組成，由牽引變電所為主組成的牽引供電系統和以降壓變電所為主組成的動力照明供電系統。 地鐵供電方式如下：
城市電網110kV
110kV/35kV/10kV主變電所
AC 35kV/DC 1500V
牽引變電所
AC 10kV/AC 0.4kV
降壓變電所
牽引負荷
動力照明負荷
三級電壓供電方式
2、地鐵車站內各系統諧波源分析
地鐵車站內強電、弱電多個系統并存，高壓、低壓多種電壓等級并存，交流、直流多種供電制式并存，所以有效抑制諧波電流創造更好的電磁兼容環境，是保證地鐵正常運營的需要。
地鐵低壓配電系統用電設備中的諧波源主要有以下幾種：
（1）非線性電光源
為滿足照明節能及照度要求，地鐵車站中除站臺板下照明采用白熾燈外，其它站臺、站廳等公共區域及辦公管理用房均采用熒光燈。另外車站內大量的廣告牌及導向系統照明燈也采用熒光燈。
熒光燈因具有光效高、顯色性好、配用電子鎮流器后也可調光（調頻調幅）等優點被大量使用于建筑內外的各種場所，但均含有奇次諧波。各種熒光燈的諧波電流含有率相差較大：普通繞線式電感鎮流器含有率 12%～13％的 3 次諧波；電子鎮流器采用功率晶體管的高頻開關替代電感，其工作頻率一般高達 20～60kHz，除含有約 10%～20%的 3 次諧波以外，還含有約 3%～10％的高次諧波，普通電子鎮流器主要設置了逐流型的濾波電路，其諧波總量在20%以上，低諧波型電子鎮流器加強了諧波的過濾，其諧波總量可以控制在 10%～15%；另外，為提高功率因數，熒光燈一般均裝有并聯電容器，但電容器起明顯放大諧波的作用。
（2）計算機類弱電負荷
大多數計算機類設備都使用了開關電源(SMPS)。它將傳統的變壓器和整流器替換成由電源直接經可控制的整流器件去給存貯電容器充電，然后通過高頻 PWM(脈沖寬度調制)信號控制開關管輸出所需的多個直流電流，通過控制 PWM 占空比達到穩定輸出的目的。它們不能從電源汲取連續的正弦電流，而只能汲取脈沖電流，從而產生大量的三次及高次諧波的分量。初期的 SMPS 產品比傳統整流裝置的諧波含量還要高（尤其是高次），但隨著 SMPS 的模塊化和自身諧波隔離技術的發展，其諧波含量可望進一步減少。
（3）變頻器類動力負載
變頻器已越來越多地被運用到地鐵系統中的水泵、電梯、通風及空調系統中，變頻一般分為 2 類：交-直-交變頻器和交-交變頻器。前者將工頻電源經三相橋式可控硅整流，變成直流電壓信號，濾波后由大功率晶體開關元件逆變成可變頻率的交流信號。后者將固定頻率的交流電直接轉換成相數一致但頻率可調的交流電。二者均采用相位控制技術，所以在變換后會產生含復雜成分(整次、分次、高次)的諧波。多數產品采用 6（或 12）脈整流，因而含有大量的 5（或 11）次諧波。由于多數產品自身都采取了諧波防治措施，但質量良莠不齊，其諧波含量也相差很大，從 10%～40%不等。因變頻裝置一般具有較大功率，所以也會對電網造成嚴重的諧波污染。
（4）UPS、開關電源
UPS 不間斷電源、開關電源所產生的諧波主要是由其內部的整流裝置產生的，因其諧波含量與整流裝置相似。地鐵配電系統中的設備產生的大量的諧波電流，嚴重地污染了電網質量，諧波對用電設備也會產生較大危害及用電隱患。特別是無功補償的投入使諧波進行放大，導致電容器燒毀、損壞等。
3、諧波污染對地鐵各個系統的危害
（1）諧波污染對電網的影響
諧波污染造成電網的功率損耗增加、設備壽命縮短、接地保護功能失常、遙控功能失常、線路和設備過熱等，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。造成系統中的設備和元件產生的附加損耗，引起變壓器、電纜、電機等設備發熱，加速絕緣老化；造成斷路器電弧熄滅時間的延長，影響斷路器的開斷容量；造成電子元件的繼電保護或自動裝置誤動作；影響電子儀表和通信系統的正常工作，降低通信質量；增大附加磁場的干擾等。
（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，同時使溫度上升并產生噪聲。變壓器損耗的加大，會使絕緣介質老化并加速壽命縮短。由于諧波電流的存在，變壓器額定容量可能會加大，從而使變壓器利用率降低，增加了建設成本。地鐵低壓配電系統中，配電變壓器均采用三角形/星形（Δ/Y）接線方式，這給零序諧波（3 次及 3 的整數倍次諧波）在變壓器一次側繞組內提供了環流通路，從而抑制了 3 次諧波向電源端的傳導。但變壓器的這種接線方式并不能阻止其他頻率諧波傳到電源端。而且無論諧波電流是否被傳到電源端，所有的諧波電流均會使變壓器損耗加大。
（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，泄漏電流上升，溫升增大，干式電纜的局部放電增加，引發單相接地故障的可能性增加。諧波對供電線路產生了附加損耗。由于集膚效應和鄰近效應，使線路電阻隨頻率增加而提高，造成電能的浪費；由于中性線正常時流過電流很小，故其導線較細，當大量的三次諧波流過中性線時，會使導線過熱，損害絕緣，引起短路甚至火災。
（4）對電容器的影響
使電網中的電容器產生諧振。工頻下，系統裝設的各種用途的電容器比系統中的感抗要大得多，不會產生諧振，但諧波頻率時，感抗值成倍增加而容抗值成倍減少，這就有可能出現諧振，諧振將放大諧波電流，導致電容器等設備被燒毀。
（5）其它
由于車站內諧波電流的存在，給諸多不良現象的出現提供了可能，如繼電保護誤動作或拒動、弱電回路產生干擾、電子設備誤觸發等。
4、治理方式
? 對降壓變電所的動力照明系統進行電能質量綜合治理。
? 在變壓器低壓側母線采取集中治理的方式進行治理。
? 選用兼具無功補償、三相不平衡校正功能的的三相四線制有源濾波器（HTQF 4L 系
列）。
5、山大華天軌道交通行業部分業績
?北京地鐵昌平線、3 號線、17 號線
?上海地鐵 17 號線、15 號線、10 號線二期
?蘇州地鐵 2 號線及延長線
?青島地鐵 1 號線、3 號線、8 號線、11 號線、13 號線
?長沙地鐵 1 號線、3 號線、5 號線
?天津地鐵 1 號線東延線
?石家莊地鐵 1 號線、2 號線
?溫州地鐵 S1 線
?濟南地鐵 1 號線、3 號線、R2 線一期
?重慶地鐵環線二期工程
?成都地鐵 5 號線
?廈門地鐵 2 號線、3 號線
?南京地鐵 5 號線
?貴陽市軌道交通 2 號線
?哈爾濱地鐵 2 號線
?呼和浩特市城市軌道交通工程控制中心
?廣州地鐵運營指揮中心
?京滬高鐵天津西站工程
?京津城際鐵路（于家堡站交通樞紐配套市政公用工程）
?上海鐵路局合肥南站
?濟南西站
?大連樞紐站、登沙河站
?……
