牵引变电所固定无功补偿和有级调压式动态无功补偿谐波抑制装置应

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1、牵引变电所固定无功补偿和有级调压式动态无功补偿谐波抑制装置应随着陇海线天兰线和谐大功率系列机车的运行，造成牵引变电所母线电压的异常波动较多。本文列举陇海线天兰线几个牵引变电所在和谐大功率系列机车的运行后出现的问题和解决方案的设想，以有极调压式高压无功补偿及谐波抑制系统在牵引变电所的应用为重点，对有级调压式高压动态无功补偿的工作原理、系统总体结构、系统优点、存在问题和APF的应用进行了阐述。　　关键字牵引变电所高次谐波功率因数有级调压高压动态无功补偿谐波抑制APF　　1、引言　　陇海线天兰线和谐（交直交）大功率系列机车的运行，虽然显著的改

2、善了牵引供电系统的电能质量（机车本身功率因数的提高，系统X压和谐波），但与传统的电力机车（交直）相比最显著的特征是谐波特性不同，对原有电气化铁路牵引供电系统在无功补偿及谐波抑制方面产生了新的影响。　　1.1存在问题举例　　12010年11月份以后天兰线天水变电所静态电容补偿断路器多次因过电压、谐波过电流而频繁跳闸。三阳川变电所、甘谷变电所静态电容补偿断路器也因过电压、谐波过电流而跳闸的次数有所增加。　　（2）2010年11月份以后天兰线天水变电所、三阳川变电所、甘谷变电所等所由于母线电压的瞬间升高造成27.5KV所内自用变二次输出电压的

3、瞬间波动致使所内直流系统监控装置模块、充电机模块多次烧损。　　（3）2011年6月份后鉴于和谐大功率系列机车自身无功补偿系统功率因数提高，三阳川变电所退出A相、B相电容补偿、甘谷变电所退出A相电容补偿，但致使静态补偿装置滤波功能失去作用。　　（4）为保证牵引变电所交直流系统的正常运行，2011年6月份后，天兰线多座变电所退出了27.5KV自用变，投入了10KV自用变，但造成电力经营成本核算的困难，当电力10KV贯通线在检修和出现故障时，所以只能投入27.5KV自用变。　　1.2母线电压波动及交直流设备烧损的原因分析：　　1和谐系列（交直

4、交）大功率牵引机车的主回路的两个特点对牵引供电系统影响较大，一是高次谐波含量多（17-51次），低次谐波含量少。二是采用再生制动方式。机车谐波源的幅值是随着位置和时间变化的，并与机车运行状态有较大的关系。原有韶山系列（交直）电铁系统中，谐波的含量主要以3、5、7次谐波为主，原有静态补偿装置的滤波装置能有效地抑制3、5、7次谐波，尤其是3、5次谐波，但对高次谐波的抑制作用不明显。当接触X阻抗参数同机车匹配造成谐波电流放大时，放大了谐波电流引起电压畸变，畸变的电压进一步致使机车谐波电流增大，系统谐振过电压几率增大，当形成谐振过电压时，造成牵

5、引变电所母线电压异常波动。　　（2）和谐系列（交直交）大功率牵引机车自身无功补偿装置以使牵引供电系统功率因数大幅度提升，但固定补偿装置的补偿容量在补偿过程中是不会发生变化的，极易因无功负荷小于补偿容量而造成过补状态，会造成无功累加电量增大，严重时会引起功率因数的大幅度跌落，造成牵引变电所母线电压的异常波动。　　（3）目前天兰线各变电所使用的交直流充电机的充电模块对谐波电压的抑制功能较差，整流模块工作时自身也会产生较大的电流畸变，这个畸变的电流流经电X时也会产生新的谐波电压，同时和牵引X中高次谐波电压直接叠加在交流屏交流元件上，形成过电压

6、状态。　　2、有级调压式高压动态无功补偿系统　　如果补偿装置能够根据供电臂牵引负荷变化动态提供系统所需的无功补偿容量，就会避免过补现象的发生。　　2.1调压式高压动态无功补偿系统的工作原理　　动态补偿是根据感性无功变化，及时调节补偿电容器发出的无功容量。改变无功总量有两种方法：一是改变投入的等效电容量，另一个是改变电容两端的电压。传统补偿方式采用的是改变投入的等效电容量的方法，调压式高压动态无功补偿系统采用的是第二种方法。　　（1）　　因Xc-Xl为固定阻抗，所以补偿容量Qc与U2为平方关系，如果我们调节电容器两端的工作电压，就可以调节

7、电容器发出的无功总量，实现动态无功补偿。　　补偿系统采用特殊设计的深度调压变压器，实现大范围动态调压。调压装置在高压无功补偿自动控制装置的控制下根据系统感性无功的变化，动态调节电容器两端的电压，通过特种调压变压器实现动态无功的馈送。由计算机构成的高压无功补偿自动控制装置，通过实时采集电X的电压、电流、功率因数，分析负荷的变化趋势、系统无功功率、系统谐波含量、电压波动情况等，利用模糊控制技术调节有载分接开关，实现动态优化补偿，并达到无功补偿容量随系统负荷无功容量的变化自动跟踪的目的。　　2.2调压式高压动态无功补偿系统总体结构　　本系统主

8、要由五部分组成：深度调压无功补偿变压器、真空有载调压开关、补偿电容器组、保护系统、测控系统。　　　　2.1系统示意图　　2.3调压式高压动态无功补偿系统系统优点　　有级调压式高压动态无功补偿装置，属高压电力