无功补偿轨道交通论文

1地铁供电系统负荷功率因数

1.1牵引负荷。

由于牵引变电所中的整流机组采用24脉波整流方式，牵引负荷的总功率因数可约为0.95。牵引负荷的用电单一且易控制，功率因数较高且相对稳定，无功功率需求量较少。

1.2变压器及电缆。

各类变压器消耗感性无功，中压环网电缆及低压电力电缆都能提供一定的容性无功。供电网络一旦建成，变压器消耗的感性无功及电缆提供的容性无功都基本稳定，较易控制。

1.3动力及照明负荷。

城轨动力及照明负荷涉及多个用电系统，如通风空调环控系统、通信系统、电扶梯屏蔽门系统、信号系统、人防系统、车站隧道照明系统等等。每个用电系统内容大不一样，开启时间不定，其功率因数也不相同，一般为0.5~0.8，较难控制。

2补偿方案

补偿方案的选择与供电局考核点有关，由轨道交通供电系统组成及负荷构成分析，其无功特点是：电缆无功影响大；夜晚停运功率因数低，无功倒送；无功波动大；存在冲击性负荷。目前供电局一般要求用户自身功率因数达到要求即可，至于输电110kV电缆无功倒送问题，在后期负荷升高后自然抵消或是在变电站110kV馈线端加电抗器解决。为达到地铁中压网络中的无功平衡，一般在主变电所设置无功补偿装置进行集中补偿，以改善高压侧电源的功率因数，提供降压变电所的电压和补偿变压器的无功损耗。各地根据自身情况在不同时期，相应的技术条件下选用了以下的集中补偿方案：（1）采用电容和电抗器进行无功补偿；（2）静止无功补偿器（SVC）；（3）静止无功发生器（SVG）。

3补偿比较

3.1电容和电抗器无功补偿。

该方案投资低，但无功补偿效果差，投切速度慢，不适合负荷变换频繁的场合，易产生欠补偿和过补偿。同时可能会引起某次谐波谐振或放大，因此城轨供电系统补偿基本不采用此方案。

3.2静止无功补偿器（SVC）。

静止型动态无功补偿装置即StaticVarCompensator（SVC）是目前国内外解决这一系列问题普遍采用的方法，在无功负荷接入点处接入SVC装置后，无功负荷冲击得到抑制、高次谐波得到滤除、三相电网得到平衡、PCC点电压得到稳定和提高了电力系统的稳定性。TCT型SVC，TCT名称含义是晶闸管控制变压器（ThyristorControlledTransformer，简称TCT），结合其实际用途，把它理解成晶闸管控制变压器型可调电抗器。TCT实际上是将常规TCR中的耦合变压器和电抗器合二为一。TCT组成：高阻抗变压器本体+晶闸管阀+控制器。原理：晶闸管阀连接在高阻抗变压器本体的低压侧，通过调整晶闸管阀的导通角，改变低压绕组电流，高阻抗变压器高压绕组的电流立即会按相应的匝数比改变，从而改变TCT无功功率大小。通过晶闸管控制变压器的副边电流，从而控制原边连续变化的感性无功功率，当晶闸管完全导通时，相当于副边短路运行，此时输出感性无功功率最大，即达到可控电抗的额定容量。TCT特点：（1）响应速度，全波采样需要20ms，半波采样10ms。（2）可靠性，本体是高阻抗变压器，抗冲击能力强，晶闸管运行在变压器的低压侧；（3）结构，TCT的结构简单，经过简单的培训就能操作。（4）噪音，TCT的整个磁路上没有饱和的区域，不会因为磁滞伸缩的作用产生很大的噪音，TCT上没有大功率风扇等运动部件发出噪音。（5）损耗，与其它可调电抗器不同，TCT的整个磁路上没有饱和的区域，铁损小；TCT磁场不会泄露到本体外部，附加损耗小。

3.3静止无功发生器（SVG）。

静止无功发生器StaticVarGenerator，简称为SVG。其基于电压源型变流器的补偿装置实现了无功补偿方式。是通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功能量的变换。具备如下主要功能：（1）在电力系统扰动情况下，提供有效的电压支撑；（2）提高输电系统的静态和动态稳定性；（3）降低暂态过电压；（4）阻尼系统的低频和次同步振荡；（5）减小电压和电流的不平衡，抑制不对称负荷；（6）减小由于电压波动引起的闪变；（7）增加输电线路的有功功率传输容量；（8）滤除流入系统的谐波电流。目前已经投运的SVG主要分为两种结构，即多重化/多电平结构和链式结构，西安地铁一、三号线采用链式结构。SVG是目前最先进的无功补偿设备，目前全国范围正大力推广，但其技术还在发展阶段，维护率较高，有待在运行中进一步考验。

4结语

综上所述，地铁供电系统无功补偿的选择，需在充分了解系统构成，地铁设备负荷类型，设备季节性开启、日常负荷曲线，供电局考核点选取，环境保护，投资维护经济性等因数下综合研究，进行补偿方式的选择。

作者：夏付炳单位：陕西省西安市西安地下铁道有限责任公司