牵引变电所功率因数研究和无功补偿方案探究

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1、牵引变电所功率因数研究和无功补偿方案探究　　摘要：武昌南牵引变电所采用固定补偿时功率因数大幅下降，本文分析了其主要原因，并根据武昌南牵引变电所的特点，提出了一种牵引变电所无功动态综合补偿装置方案。关键词：牵引变电所：无功并联补偿：无功动态补偿0概述《全国供用电规则》关于功率因数的规定如下：“无功电力应就地平衡。用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入和切除，防止无功电力倒送”。用户在当地供电局规定的电网高峰负荷时的功率因数，应达到下列规定：高压

2、供电的工业用户和高压供电装有负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上。凡功率因数不能达到上述规定的新用户，供电局可拒绝接电。未达到上述规定的现有用户，应在二三年内增添无功补偿设备，达到上述规定。功率因数调整电费按国家批准的《功率因数调整电费办法》的规定执行。7按电业部门要求，电气化铁道牵引负荷在牵引变电所牵引变压器高压侧的月平均功率因数达到0.90以上。高者获奖，低者受罚。即以功率因数等于0.90为标准值进行考核，根据计算的月平均功率因数，高于或低于规定标准，在按规定的电价计算出其当月电

3、费后，再按照“功率因数调整电费表”所规定的百分数增加或减少电费。由此可见，提高功率因数，不但对电力系统的经济运行有很大意义，而且对降低电气化铁道运营业成本也有实际的经济意义。1无功补偿现状武（昌）-衡（阳）线武昌南牵引变电所自2001年8月开通运行以来，功率因数始终达不到0.90以上。下面就武昌南牵引变电所功率因数偏低的实际情况进行分析并提出相应的解决方案。武昌南牵引变电所牵引变压器接线为斯柯特接线，安装容量为31.5MVA，在牵引侧采用两相固定并联电容补偿装置，这些均是不可调的固定补偿设备，它具

4、有功率损耗小，安装简单维护方便等特点，但由于其均由不可调的电容和电感组成，其发出的无功是一常量。主变压器运行方式，将110KV三相交流电变换为两个单相的27.5KV交流电，然后向铁路上、下行两个方向的接触网供电。正常运行时，一台主变压器运行，另一台主变压器采用固定备用方式，用以提高供电的可靠性。电度计量为110KV侧计量，采用电子式电度表。并联电容补偿装置的接线如图1所示，电容器组额定容量为28007kvar。在电力机车取流时，并联电容补偿装置能补偿电力机车的无功功率。但在电力机车不取流时，并联电

5、容补偿装置产生的容性无功功率向电力系统侧倒送，形成反向容性无功功率。图1并联电容主接线针对功率因数偏低的情况，武汉供电段技术人员多次按并补装置投入一组、并补装置投入二组二种方式进行试验，得出以下结果：（1）两组并补装置同时投入时，平均功率因数为0.60左右。（2）并补装置投入一组时，平均功率因数为0.78左右。以上两种投入方式没有一种能够使功率因数达到0.9以上，最高只有0.88。2原因分析根据现场运行情况得知，武昌南变电所共有六条供电臂（211、212、213、214、215、216），乌龙泉上

6、、下行（213、214）接触网由武昌南变电所M座供电，武昌东上、下行（215、216）接触网由武昌南变电所T座供电，尽管此区段接触网设备处于带电状态，但一直未开通电力机车，处于无牵引负荷状态。武南至汉阳上、下行供电臂（211、212武昌南变电所T座供电）因供电方案上的争议也处于无负荷状态，因而造成并补装置处于过补偿状态。如果二组电容补偿装置全部投上，过补偿状态更严重。73解决方案在电网安全、电能质量、节能损耗的需求推动下，无功补偿技术得到迅速发展和应用。根据武昌南变电所并联电容补偿装置过补偿情况，

7、可在武昌南变电所增加动态无功功率补偿装置，所谓动态无功功率补偿，就是根据牵引负荷的特点，能快速适应无功冲击引起的电压波动、自动调节无功功率，并能消除高次谐波对设备的危害的一种无功静止补偿装置。它的基本原理是利用固定容量的电容器，将出现无功功率峰值的全部或大部补偿掉，而在峰值以外的时间，则利用可控电抗器组成人为的感性负荷，将电容器供给的过剩容性无功功率抵消，从而使功率因数保持在要求的水平上。2003年11月武昌南变电所在27.5kVM座母线上投入了一套动态无功补偿装置，即磁控式动态无功补偿装置（MS

8、VC），该补偿装置为保证良好的供电质量提供了一种可行的方法。4系统构成、工作原理7磁控式动态无功补偿装置是基于磁控电抗器（MCR）的静止式动态无功补偿装置（简称MSVC），主要由FC滤波支路、磁控电抗器MCR、控制柜与后台监控系统四部分组成。MSVC的基本原理如图2所示，当负荷变化时，系统所需无功容量Q也在变化，通过调节控制柜中晶闸管的导通角，来适时调节磁控式电抗器的输出容量QL，保证系统无功为0或理想水平（Q=QC-QF-QL），即从理论上使平均功率因数达到1，实现动态无功补偿效