电力补偿论文

摘要:电气化铁路牵引负荷作为典型的不平衡负荷，给公共电网带来谐波、负序和无功电能质量问题。

忽略。静止无功补偿装置(SVC)是减少甚至消除无功功率、谐波等电能质量问题的有效方法。静止不动

基于无功功率补偿器，对电气化铁路电能质量的综合控制进行了研究。

关键词:电气化铁路；电网；电能质量；综合防治

1前言

中国电气化铁路总里程已超过2.4万公里。

世界排名第二。电气化铁路运载能力强，运行速度快。

升温快、节能、环境污染少等优点，在现代国民经济中

它在经济发展中起着重要的作用。

然而，由于电气化铁路牵引负荷的随机波动。

动态性和不对称性，它给公共电网带来了诸如负序电流、

谐波和无功功率等电能质量问题也引起了极大的关注。

注意。本文研究如何通过有效的手段来控制电气化铁路的牵引负荷。

一系列的电能质量问题，来保证电网中的其他电力。

设备的安全经济运行意义重大。

2电气化铁路牵引供电系统

2 1概述

我国供电网络电压一般为110kV或

220kV通过牵引变压器转换成27 5kV作为牵引电源。

机车电源。目前，流行的牵引变压器主要有

单相牵引变压器，Y-D11牵引变压器，阻抗匹配牵引

变形金刚，斯科特变形金刚等。中国电气化铁路采用工频交流。

50Hz三相供电和单相用电，其负荷牵引电力机车。

高功率、速度和负载条件的频繁变化以及不对称特性。

牵引电网功率因数低、谐波含量高、负序。

大电流等特点，不仅自身损耗大，而且对公共电网和铁

沿途其他电力设备也带来严重危害，必须采取如下措施

有效的治理措施[1]。

2.2单相变压器牵引供电网络

带单相牵引变压器的牵引供电系统的拓扑如下

图1显示[2]。

单相接线牵引网采用单相变压器供电。

它分为单相连接方式和V-V连接方式。单相布线

变压器的初级侧跨接在三相电力系统中的两相之间；次要边缘

一端与牵引侧母线连接，另一端与轨道和接地网连接。

牵引变压器容量利用率高，但在电力系统中是单相的。

牵引负荷产生的负序电流大，接触网无法供电

实现双边供电。所以这种接线只适合电力系统容量。

量大，电力网络相对发达，三相负荷用电能够可靠地

当地电网供电的地方。此外，单相牵引变压器应

根据全绝缘设计和制造。单相V-V接线将是两个单相变压器。

电压互感器以v形连接到三相电力系统的每个牵引变电所。

它们都可以由三相系统的两相线电压供电。两次电压转换

次级绕组的一端连接到牵引变电站的两相母线。

并且它们的另一端连接到钢轨以阳端子的形式引回。

的返回行。此时两臂电压相差60°连接，电流不

对称度降低。这种连接通常称为60°连接。

2.3三相Y-D11变压器牵引供电网络

利用三相Y-D11牵引变压器扩展牵引供电系统

机器人的结构如图2所示[2]。

介绍了三相Y-D11结线牵引变压器的高压侧

线路按规定顺序接入110kV或220kV，在三相电力系统中较高。

电压传输线；变压器低压侧的C角与轨道和接地网相连。

然后，变压器的另外两个角A和B分别连接到27±5kV的A相和B相

同相总线上。两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂供电。

电源，两臂相差60°，也是60°连接。因此，在

在两个相邻的悬链线部分之间使用分相绝缘器。

3 SVC静态动态无功补偿装置

3 1静止无功补偿器的研制

静止动态无功补偿装置SVC是一种先进的高速无功补偿装置。

电压网络动态功率因数补偿装置。通过提高功率因数

节约大量电能，同时可以减少电网的谐波，稳定用电

压力，提高电网(环境)质量。在20世纪70年代，

至晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器。

装置(TSC)及其混合装置(TCR+TSC)等。

由公式组成的静止无功补偿器(SVC)得到了迅速发展。交换虚拟电路

可以看作电纳可调的电抗元件，依赖于电。

子装置开关实现无功调节。SVC可用作系统补偿。

连续调节并与系统交换无功功率，还具有

响应速度快，能保持端电压恒定。

3 2 SVC的工作原理及其在电网中的应用

TCR+TSC SVC的基本拓扑如图3所示。它包括

1个TCR、2个TSC和2个无源滤波器。实际上，

在系统中，可以根据需要设置TSC和无源滤波组的数量。

TCR的工作原理是通过控制与相控电抗器相连。

反并联晶闸管对的相移触发脉冲用于改变电抗器等值

电纳的大小，从而输出连续可变的无功功率。在图3中

两个晶闸管分别根据单相半波交流开关通过改变

改变控制角α可以改变通过电感的电流。α的测量基于

以电压过零点为基准，在90 ~ 180之间可以部分开启α。

当导通角增大时，电流的基波分量减小，相当于电抗增大。

降低基波无功功率的电抗。导通角为90 ~ 180。

在连续调整过程中，电流也从额定值连续变化到0，TCR升高。

提供的补偿电流包含谐波成分[3]。

TSC的工作原理是基于负载的感性无功功率的变化

电容器由反并联晶闸管对切除或投入运行。这里，

与TCR中的晶闸管不同，晶闸管仅用作开关。

分阶段行动。在实际系统中，每个电容器组应该串联连接。

一个阻尼电抗器，以减少晶体的异常运行。

制动管的浪涌电流值，同时避免与系统发生谐振。使用水晶

当切换电容器组时，系统的峰值电压通常被选择或

过零是开关动作的必要条件。由于TSC

电容器仅在两个极端电流值之间切换，因此它不

它会产生谐波，但它对无功功率的补偿是逐步进行的。

TCR和TSC的联合操作原理如下:当系统电压低时，

设定运行电压时，应根据需要补偿的无功功率投入运行。

当电容器组的数量稍微为正时(过补偿)，这

然后用TCR调整输出感性无功功率来抵消这部分。

过补偿容性无功功率；当系统电压高于设定电压时，它将被关闭。

除了所有电容器组，只有TCR还在运行。

电网电能质量的综合控制与管理

4 1谐波抑制和无功补偿

SVC动态无功补偿装置在牵引供电系统中的应用

谐波和无功综合治理的关键是SVC最大无功补偿。

补偿的确定和滤波支路的设计[3]。

svc的最大无功补偿Qsvc应为设计线路牵引的负值。

负荷应与电气化铁路的最大牵引负荷相适应。

补偿后或最大值时安装地点的有功功率需求和功率因数

功率冲击期间的最大电压损失可由下式确定

根据公式(1)和(2)计算。

QSVC =(tanφ1-tanφ2)Pmax(1)

其中φ1和φ2分别为110kV电源补偿前后的实测功率。

因素角度；Pmax是电气化铁路负荷的最大有功需求。

QSVC = Qfmax-δU % Xs(2)

其中Qfmax是安装现场的最大无功功率影响；δU %已安装。

现场的最大电压损失要求；Xs是系统阻抗。

为了达到理想的谐波抑制效果，必须综合考虑FC。

滤波支路的设计既要保证装置的安全运行，又要实现

预期的理想效果。在实际设计中，首先根据电源

臂中包含的谐波分量用于确定FC滤波器支路的组成。经过

在电力牵引负荷的谐波中，三次、五次和七次谐波占很大比重。

所以FC滤波支路一般是单调谐3、5、7次滤波。

波装置组成。

当确定了最大无功功率补偿容量和滤波器支路的组成时，

如何将无功功率容量合理地分配到每个滤波器支路，如下所示

一个很重要的问题。如果每个滤波支路的容量分配不一致

一方面会使设备安装的总容量更大，另一方面也有可能。

由于某个滤波电路的补偿功率太小而发生过载，所以设置了该滤波电路

为了安全操作。

一些著名电气公司采用的算法如下[6]:

例如西门子公司的无功补偿是按公式(3)分配的。

Qc(h)=QSVCIh/h∑Ih/h(3)

其中Qc(h)是由h滤波支路分配的补偿容量；Ih

是供电臂的h次谐波电流。

BBC电气公司根据公式(4)分配无功功率

Qc(h)=QSVC∑Ih(4)

AEG电力公司根据公式(5)配置无功功率。

Qc(3)∶Qc(5)∶Qc(11)∶Qc(13)= 2∶2∶1∶1(5)

其中Qc(3)，Qc(5)，Qc(11)和Qc(13)分别是3，5，11。

13滤波支路分配的补偿容量。

4.2负序电流补偿

牵引电力机车产生的大量负序电流给了电网中的其他人。

对电力设备的安全经济运行有很大的影响。SVC静态

静止无功补偿装置具有补偿负序和端电压的功能。

当高效率。在工程应用中，我们可以选择电网系统和负载。

SVC[5]安装在两者上。

SVC安装在电网的系统端，补偿负序电流。

原则是参照斯坦梅茨定律。不考虑采矿

采用哪种牵引变压器，负序补偿的实现分为以下两步:

(1)功率因数校正。通过安装电容器装置，每个

相负载都是电阻性的。

②参阅斯坦梅茨定律)，ab相AB。

BC相和CA的阻性负载G、容性负载G/ 3

各相的电感负载G/ 3彼此对称。

电流回路图和相位图分别如图4和图5所示:

从图5中可以清楚地看出，线电流i. a、i. b和i. c是对称。

和正序，也可以实现BC相与CA相之间的阻抗负载。

相似的对称性，所以系统中所有的负序电流都可以得到补偿。

补偿和消除。

现在的关键问题是如何跟上牵引负荷的波动。

补偿所需的电容器和电感器组得到有效控制。极度渴望数字信号

DSP的固定电容器(FC)和晶闸管控制的电抗器。

(TCR)的组合被广泛使用，如图6所示。得益于

DSP可以快速处理数据信息，补偿所需的电容和电感。

可以快速准确地计算参数。

5结论与展望

在静态和动态无功补偿装置的基础上，提出了一种静态和动态无功补偿装置。

电气化铁路牵引网电能质量综合控制管理原理及其应用

该方案具有重要的工程意义。电气化铁路的电能质量是

一个突出而严峻的课题和问题，需要我们不断探索新的。

综合补偿法的基础上，对电能质量的影响进行综合控制和治理。

无功、谐波、负序等因素，以提高电网的电能质量，保证用电

网络安全与经济运行。

参考

[1]李群战。电气化铁路并联综合补偿及其应用[M].北京:中铁。

按，1993。

[2] TB/10009-2005铁路电力牵引供电设计规范[S]。

王兆安。谐波抑制和无功功率补偿[M]。北京:机械工业出版社，1999。

[4]铁道部电气化工程局电气化勘测设计院。电气化铁路设计手册

供电系统[M]。北京:中国铁道出版社，1988。

[5]安鹏，张磊，刘雨田。电气化铁路对电力系统安全运行的影响

政策[J]。山东电力技术，2005，(4): 16-19。

马李倩。动态无功补偿装置在牵引变电所的应用[J].电气化铁路

陶，2008(4)。