無功補償軌道交通論文范文

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1地鐵供電系統負荷功率因數

1.1牽引負荷。

由于牽引變電所中的整流機組采用24脈波整流方式，牽引負荷的總功率因數可約為0.95。牽引負荷的用電單一且易控制，功率因數較高且相對穩定，無功功率需求量較少。

1.2變壓器及電纜。

各類變壓器消耗感性無功，中壓環網電纜及低壓電力電纜都能提供一定的容性無功。供電網絡一旦建成，變壓器消耗的感性無功及電纜提供的容性無功都基本穩定，較易控制。

1.3動力及照明負荷。

城軌動力及照明負荷涉及多個用電系統，如通風空調環控系統、通信系統、電扶梯屏蔽門系統、信號系統、人防系統、車站隧道照明系統等等。每個用電系統內容大不一樣，開啟時間不定，其功率因數也不相同，一般為0.5~0.8，較難控制。

2補償方案

補償方案的選擇與供電局考核點有關，由軌道交通供電系統組成及負荷構成分析，其無功特點是：電纜無功影響大；夜晚停運功率因數低，無功倒送；無功波動大；存在沖擊性負荷。目前供電局一般要求用戶自身功率因數達到要求即可，至于輸電110kV電纜無功倒送問題，在后期負荷升高后自然抵消或是在變電站110kV饋線端加電抗器解決。為達到地鐵中壓網絡中的無功平衡，一般在主變電所設置無功補償裝置進行集中補償，以改善高壓側電源的功率因數，提供降壓變電所的電壓和補償變壓器的無功損耗。各地根據自身情況在不同時期，相應的技術條件下選用了以下的集中補償方案：（1）采用電容和電抗器進行無功補償；（2）靜止無功補償器（SVC）；（3）靜止無功發生器（SVG）。

3補償比較

3.1電容和電抗器無功補償。

該方案投資低，但無功補償效果差，投切速度慢，不適合負荷變換頻繁的場合，易產生欠補償和過補償。同時可能會引起某次諧波諧振或放大，因此城軌供電系統補償基本不采用此方案。

3.2靜止無功補償器（SVC）。

靜止型動態無功補償裝置即StaticVarCompensator（SVC）是目前國內外解決這一系列問題普遍采用的方法，在無功負荷接入點處接入SVC裝置后，無功負荷沖擊得到抑制、高次諧波得到濾除、三相電網得到平衡、PCC點電壓得到穩定和提高了電力系統的穩定性。TCT型SVC，TCT名稱含義是晶閘管控制變壓器（ThyristorControlledTransformer，簡稱TCT），結合其實際用途，把它理解成晶閘管控制變壓器型可調電抗器。TCT實際上是將常規TCR中的耦合變壓器和電抗器合二為一。TCT組成：高阻抗變壓器本體+晶閘管閥+控制器。原理：晶閘管閥連接在高阻抗變壓器本體的低壓側，通過調整晶閘管閥的導通角，改變低壓繞組電流，高阻抗變壓器高壓繞組的電流立即會按相應的匝數比改變，從而改變TCT無功功率大小。通過晶閘管控制變壓器的副邊電流，從而控制原邊連續變化的感性無功功率，當晶閘管完全導通時，相當于副邊短路運行，此時輸出感性無功功率最大，即達到可控電抗的額定容量。TCT特點：（1）響應速度，全波采樣需要20ms，半波采樣10ms。（2）可靠性，本體是高阻抗變壓器，抗沖擊能力強，晶閘管運行在變壓器的低壓側；（3）結構，TCT的結構簡單，經過簡單的培訓就能操作。（4）噪音，TCT的整個磁路上沒有飽和的區域，不會因為磁滯伸縮的作用產生很大的噪音，TCT上沒有大功率風扇等運動部件發出噪音。（5）損耗，與其它可調電抗器不同，TCT的整個磁路上沒有飽和的區域，鐵損小；TCT磁場不會泄露到本體外部，附加損耗小。

3.3靜止無功發生器（SVG）。

靜止無功發生器StaticVarGenerator，簡稱為SVG。其基于電壓源型變流器的補償裝置實現了無功補償方式。是通過大功率電力電子器件的高頻開關實現無功能量的變換。具備如下主要功能：（1）在電力系統擾動情況下，提供有效的電壓支撐；（2）提高輸電系統的靜態和動態穩定性；（3）降低暫態過電壓；（4）阻尼系統的低頻和次同步振蕩；（5）減小電壓和電流的不平衡，抑制不對稱負荷；（6）減小由于電壓波動引起的閃變；（7）增加輸電線路的有功功率傳輸容量；（8）濾除流入系統的諧波電流。目前已經投運的SVG主要分為兩種結構，即多重化/多電平結構和鏈式結構，西安地鐵一、三號線采用鏈式結構。SVG是目前最先進的無功補償設備，目前全國范圍正大力推廣，但其技術還在發展階段，維護率較高，有待在運行中進一步考驗。

4結語

綜上所述，地鐵供電系統無功補償的選擇，需在充分了解系統構成，地鐵設備負荷類型，設備季節性開啟、日常負荷曲線，供電局考核點選取，環境保護，投資維護經濟性等因數下綜合研究，進行補償方式的選擇。

作者：夏付炳單位：陜西省西安市西安地下鐵道有限責任公司