牽引變電所無功諧波綜合補償方案探討

《牽引變電所無功諧波綜合補償方案探討》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、牽引變電所無功諧波綜合補償方案探討［摘要］提髙牽引變電所功率因數、改善系統電壓質量是改善電氣化鐵路電能質量的有效措施，對電氣化鐵道的無功、諧波污染進行綜合治理具有重要的意義。該文介紹瞭我國牽引變電所采用的幾種無功補償與諧波治理方案的原理，分析瞭各種補償方案的優缺點，並對無功補償技術的發展趨勢進行瞭展望［關鍵詞］牽引變電所無功補償諧波1引言我國電氣化鐵路由於大量使用交一直型電力機車，負荷功率因數低、諧波含量高的問題非常突出。目前解決的常用方法是在牽引變電所27.5(55)kV側安裝並聯電容無功補償裝置並兼濾3次諧波。這種不可調的固定補償設備，具有功率損耗小，安裝簡

2、單、維護方便等特點，但改善效果並不理想，仍存在以下問題［11：由於電力牽引負荷變化劇烈，無功功率和電流隨機波動，不可調補償裝置的跟隨效果不佳，在運量小、無負荷和輕負荷概率較大的區段過補償嚴重；其濾波特性受系統參數的影響大，並可能與系統發生諧振或諧波放大，危及系統安全；隻能消除極少數特定次的諧波，其濾波效果遠不能滿足要求由於電氣化鐵道無功和諧波污染對電力系統產生的不良影響，電力部門采用瞭新的計量標準對電網無功和諧波進行更加嚴格的管理。電力部門對電氣化鐵道供電系統功率因數的要求已由過去的0.85提高到0.9,並執行“反送正計”,即過補償視為欠補償，這已經使得部分牽引

3、變電所遭受瞭每年近百萬元甚至更髙額的罰款。由於我國在若幹年內仍將大量的使用交一直型電力機車，為適應形勢的需要，必須對電氣化鐵道的無功、諧波污染進行綜合治理2無功諧波綜合補償方案2.1SVC靜止無功補償近年來，國內外電氣化鐵路牽引變電所無功補償與諧波治理提出過多種方案，其中使用較多的是靜止無功補償器(SVC),采用晶閘管交流開關來改變補償裝置的無功出力，同時濾出一定量的諧波°svc靜止無功補償又有多種方式，均以電力電子器件作為無功器件(電容器、電抗器)的控制或開關器件。下面對幾種方案進行介紹2.1.1晶閘管投切電容器方案(TSC)晶閘管投切電容器的單相電路如1所示

4、，其中兩個反並聯晶閘管可將電容器接入電網或從電網斷開，而串聯的電感主要用來抑制高次諧波。將電容器分為幾組，每組由晶閘管閥組控制以實現快速無觸點的投切。再根據負荷的實際運行無功量，按照一定的投切策略跟蹤負荷變化進行投切動作TSC是SVC的簡化方式，按單調諧設計多組某次或某幾次濾波器，基波下各支路呈容性，由晶閘管投切電容器組，分級改變補償裝置的無功出力；某次諧波下偏調諧，兼濾該次諧波。為瞭對無功電流盡量做到無級調節，總是希望電容器級數越多越好。TSC可以很好地補償系統所需無功功率，如果級數足夠細化,基本上可以實現無級調節TSC技術較為成熟，可以國產化，使用壽命長，可

5、實現無暫態或少暫態投切。因其裝置壽命與投切次數無關，且投切的暫態過程很小，結構簡單，響應速度快，不產生諧波。所以它是適用於電氣化鐵道特點和要求，具有應用前景的經濟實用裝置。TSC的缺點是隻能分組投切，不能補償連續調節無功功率2.1.2固定濾波器+晶閘管調節電抗器方案(FC+TCR)該方案由FC、TCR兩部分組成,2所示。其中TCR由控制器、晶閘管功率閥組、補償電抗器組成，它通過控制晶閘管的導通角來無級調節與負荷並聯的電抗器的電流，使TCR回路產生可變感性負載，進而控制其感性無功的變化。它與固定電容器補償相結合，可以實時補償負荷變化的感性無功。FC回路由電容器和濾

6、波電抗器組成，它與晶閘管調節電抗器相結合，向系統提供恒定容性無功功率，兼有濾除諧波的作用［2］。這也是一種常見的動態無功補償方案，適應無功沖擊大，負荷變化快，是治理系統電壓波動和濾除指定諧波的有效措施，但投資較髙2.1.3TCR+TSC方式TCR+TSC型SVC是比較全面的方案，可準確控制晶閘管的觸發角，得到所需補償電抗器的電流，使投切電容器滿足補償容性無功電流的需求oTCR+TSC方式投資較大，結構復雜，且TCR有損耗，產生一定量諧波。所以此種方案在一般的牽引變電所進行無功動態補償難以實現2.1.4LC+TSC方式結構如3所示,由控制器、固定LC濾波裝置、高壓

7、晶閘管閥組、電力電容器組成。LC濾波器與TSC並聯接入系統中,其中LC可設計為3、5、7、9次濾波器。LC濾波器補償瞭系統中的基本無功和濾除系統中的特定次數的諧波，TSC實時補償系統中變化的無功，其中TSC最大可分8級投切，可滿足電網對動態補償的要求［3］這種方案的工作原理是控制器間接采集牽引變電所母線電壓、電流（經過一級互感器變換後的電流、電壓），計算出實時的電壓、功率因數，對電網電壓進行實時監測，當線路電壓低於設定電壓，經過一定延時後控制投入一組電容器；當線路電壓高於設定電壓，經過一定延時後切除一組電容器LC+TSC方式的主要特點是:實時補償系統中的無功和濾

8、除特定次數的諧波；由於L