山区铁路牵引变电所无功补偿方案研究

• 作 者: 温建民
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 山区铁路 牵引变电所 无功补偿 方案研究

电能质量是目前国内外公用电网都非常关注的问题，电能质量包括的指标很多：如电压偏差，谐波，不平衡度，电压波动和闪变等。电气化铁路因其牵引负荷随机波动大、非线性等特征，导致电能质量降低，每条电气化铁路开通前在与电力部门沟通交流时，功率因数、谐波、不平衡度等电能质量问题总是永恒的焦点。改善电气化铁路电能质量的有效措施之一是提高牵引变电所功率因数进而改善系统电压质量，减少系统损耗。电气化铁路的牵引变电所的供电对象为电力机车，其一般采用单相交——直流传动系统，牵引负荷具有随机波动大、非线性等特征，易导致功率因数低、谐波分量大等缺点。而山区所特有的地理因数决定了通过该地区的电气化铁路系统具有与其他地段不同的特点，因此对山区铁路牵引变电所无功补偿方案的研究势在必行。本文分析了无功补偿的理论基础以及无功电流的检测方法。在对现有的牵引供电所无功补偿方案进行分析研究分析的基础上，提出了两种适合于山区铁路牵引供电所的无功补偿方案。一是TCR+FC型的SVC方案。根据宜万线的实际情况，为解决其空载时的无功反送、供电臂内1个车的补偿、对瞬时无功冲击进行快速补偿以解决线路压降、提高牵引变电所平均功率因数等问题，在对比分析固定补偿、可控饱和电抗器补偿、晶闸管投切电容器方案和固定滤波器+晶闸管调节电抗器四种无功补偿方案的基础上，提出采用TCR+FC型的SVC方案是一种比较切实可行的宜万线牵引变电所无功补偿方案；该方案能适应无功冲击大、变化速率快负荷，是治理系统电压波动、闪变干扰和滤除指定谐波的有效措施。对该方案进行了初步的设计。二是智能过零投切并联电容补偿系统。该系统基于对牵引网进行无功功率等电气量的实时监测，来动态地进行功率因数的补偿及谐波滤波；补偿方式为自动跟踪投切式，将总补偿容量分为若干组，根据负荷的变化快速自动投入必要的补偿量。将提出的可调并联电容器补偿方案运用于石怀线张家界和象鼻子两个变电所，分别对两个变电所的补偿方案进行设计，实施可调无功补偿后，两个牵引变电所在日平均功率因数均达到0.90以上，实现了无功补偿的目的。