城市轨道交通系统涵盖地铁、轻轨、单轨、有轨电车、磁浮、自动导向轨道及市域快速轨道等多元类型，其供电多取自城市公共电网，经输、变、配电等环节调压后，为地铁牵引及各类用电设备提供适配电压。依据用电性质差异，地铁供电系统明确划分为两大核心板块——牵引供电系统（保障列车运行）与动力照明供电系统（支撑车站照明、电梯等设备运转），二者共同构成轨道交通运营的电力保障基础。
一、城市轨道交通系统主要负载特点
城市轨道交通系统的谐波污染来源具有显著集中性，首要污染源为列车牵引设备的整流、逆变环节，其次是直流电源装置、照明系统、电梯、显示屏、空调及排水设备等配套设施。从实测数据来看，系统内谐波以5、7、11、13次特征谐波为主，同时伴随一定含量的3次谐波，这一特征在广州地铁18号线、深圳地铁14号线等多个谐波治理项目中均得到验证。
这类谐波不仅会增加线路能耗、加速设备老化，还会对系统内无功补偿电容器造成不可逆损害；更严重的是，谐波会干扰列车通信系统信号传输，特定频次谐波若经电容器等装置放大形成谐振，可能引发供电系统故障，直接威胁行车安全，这也是武汉市轨道交通3号线二期工程专门将谐波治理成套装置纳入招标采购范围的核心原因。
城市轨道交通对供电可靠性有着严苛要求，尤其是地铁系统，一旦供电中断可能引发大面积运营瘫痪，造成重大社会影响与经济损失。因此，电能质量治理已成为轨道交通运营保障的核心环节。其中，谐波是破坏供电稳定性的主要诱因，而功率因数偏低带来的隐患同样不容忽视。轨道交通供电系统的功率因数由牵引负荷与动力照明负荷共同决定，后者以感性无功为主，实测功率因数普遍偏低，深圳地铁龙岗线运营初期甚至低至0.4~0.6，远低于供电部门0.9的考核标准；即便是多数线路的0.4kV系统，功率因数也仅维持在0.78左右，这不仅会增加内部供电线路损耗、降低变送电设备有效容量，还可能像山东铁投集团下属站点那样，每月额外支出数万元力调电费，最高占比达总电费的41.57%。此外，2025年新发布的《轨道交通 牵引供电系统交流25kV同相供电装置》（GB/T 45658-2025）等国家标准，也明确将电能质量治理纳入牵引供电系统设计与检验的核心要求，进一步强化了治理的必要性。
谐波污染造成的危害有：
- 谐波会导致电网的功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、线路和设备过热等电能安全问题；
- 长期处于高谐波的环境还会使电网产生谐振、造成大规模的供电中断从而造成较大事故；
- 谐波会导致系统中的设备和元件产生额外的附加损耗，从而引起变压器、电缆、电机等设备发热，使设备线路加速绝缘老化；
- 造成电子元件的继电保护或自动装置误动作；
- 影响电子仪表和通信系统的正常工作，降低通信质量。
无功造成的危害有：
- 功率因数过低会导致城市轨道交通系统的运维成本的提升，同时也会使配电系统的有效容量下降，减少设备的使用寿命。
三、解决方案
针对轨道交通核心电能质量问题，ntps电能质量治理装置的综合治理体系，适配地铁隧道、车站等特殊场景需求：
1. 谐波治理核心方案：针对地铁谐波主要来源于变频设备、UPS/ESE、扶梯、综合监控、照明系统、门禁系统及其他弱电设备的特点，依据实际情况配置相应的有源滤波器（APF）设备进行有源滤波。该设备具有谐波补偿、功率因数补偿和三相不平衡补偿等多种补偿功能，能同时滤除三相四线制配电系统中2次到50次各次谐波，有效减少谐波含量、降低谐波畸变率，是谐波治理的理想方案。
2. 无功补偿优化方案：地铁隧道内需要安装大量大功率设备，这些电气设备容量大、工作连续性强，易对电网造成大量冲击性负荷，产生大量无功功率。对此采用LC系列产品（电容电抗补偿柜）进行补偿，可改善电网供电质量及提高用电的可靠性，且该设备安装方便，占用面积小，能节省安装空间，精准解决感性无功问题。
3. 协同保障策略：结合牵引供电系统与动力照明供电系统的不同负载特性，针对性部署APF有源滤波设备与LC系列补偿柜，实现“谐波滤除+无功补偿”双管齐下的综合治理。在牵引变电所、动力照明配电室等关键区域重点布局，确保两类供电系统的电能质量均达到安全运行要求，全面规避供电风险。
综上，该综合治理方案可全面解决城市轨道交通谐波与无功问题，契合最新行业标准要求。随着轨道交通网络化运营推进，精准的电能质量治理将成为保障运营安全、降本增效的核心支撑。
