电气化铁路动态无功补偿（SVC）方案探讨及可控电抗器的应用.doc

电气化铁路动态无功补偿（SVC）方案探讨及可控电抗器的应用第3O卷第4期2009年8月电力电容器与无功补偿PowerCapacitor&ReactivePowerCompensationVo1.30No.4Aug.2009电气化铁路动态无功补偿(SVC)方案探讨及可控电抗器的应用王宁之(西安西电变压器有限责任公司.陕西西安710077)摘要:为了改善电力机车运行时对电网的冲击干扰,提高机车的运行效率和电网质量,通过对我国电气化铁路运行的功率因数和谐波状况进行分析,介绍了采用动态无功补偿(SVC)并结合谐波治理的两种初步方案.并提出了优先采用交流可控电抗器的建议.关键词:电气化铁道;动态无功补偿(SVC);可控电抗器中图分类号:TM714.3文献标识码:B文章编号:16741757(2009)04-0005-03InvestigationofDynamicStaticVarCompensation(SVC)ProgramforElectrifiedRailwayandApplicationofControllableReactorWANGNingzhi(XianXDTransformerCo.,Ltd,Xian710077,China)Abstract:Inordertoimprovetheimpactandinterferenceonpowernetworkduringoperationoftheelectriclocomotive,therebytoincreasetherunningefficiencyoftheelectricallocomotiveandthequaliofpowernetwork,suchtwopreliminaryschemesasdynamicSVCandharmonictreatmentareintroducedinthispaperbywayofanalysisofthepowerfactorandharmonicsituationofelectricrailwayoperationinChina.AndtheproposalofpreferentiallychoosingACcontrollablereactorhasbeenputforward.Keywords:Electrifiedrailway;DynamicSVC;Controllablereactor0引言电气化铁路供电方式特殊,电力机车运行时产生的负荷变化及谐波对电网的冲击干扰和机车的运行效率影响很大,铁道部门与电力部门邀请设备制造部门的有关专家和技术人员就电气化铁路的动态无功补偿(SVC)和谐波治理等问题进行了探讨.1接触网运行情况运行时负荷波动,末端电压变化较大,有些牵引站的电压变化率甚至达到50%,直接影响机车的出力,需要动态补偿装置改善电压质量.各牵引站功率因数较低,不采用补偿措施时,功率因数大约在0.50.7,年罚款量很大,所以收稿日期:2009-04?16必须安装无功补偿装置,但现有的无功补偿装置大多是不可调节的,不适合频繁投切操作,因此常有过补现象存在.机车运行时产生较大的奇次谐波电流,主要为3,5,7等频次谐波,其含量如表1所示.表1供电臂谐波电流含有率统计值2无功补偿的技术要求1)从目前电气化铁路运行情况看,提高牵引站功率因数是电气化铁路运行时首先考虑的指标.补偿装置应能随负荷波动适时调整其无功输出,由此提出了考虑采用动态无功补偿(SVC)并结合谐波治理的综合补偿方式.?5?第30卷第4期2009年8月电力电容器与无功补偿PowerCapacitor&ReactivePowerCompensationV01.3ONo.4Aug.20092)补偿容量.电气化铁路负荷属频繁波动性负荷,并含有高次谐波.各牵引站目前以提高功率因数为主,在运行时,补偿容量应能随负荷波动进行调节.对SVC的要求是:每站每牵引臂无功补偿容量在4000kvar左右,不要求平滑调节.3补偿方案3.1方案一方案一主接线如图1所示.牵引臂公共端图1方案一主接线图SVC由FC(滤波兼补偿)和可控电抗器组成.可控电抗器带有二次线圈,当二次电容负载全投入时,流过电抗器电流最小(理论值为0);当电抗器空载时,电流为额定值.电抗器二次侧电容器分为46组,总容量4000kvar左右,各组容量可加权分配,投切方式为过零投切.设备参数:电抗器额定电压:27.5kV空载电流:145A二次电压:0.51kV二次负载容量(容性):4000kvar调节电容额定电压:0.51kV额定容量:4000kvar分组:46组各组参数见表2.表2各组参数数据?6?Fc回路(滤波补偿回路)以抑制奇次谐波电流为主,主要为3,5,7等频次波,具体配置及参数待定.3.2方案二方案二主接线如图2所示.牵引臂公共端图2方案二主接线图方案二,可控电抗器带有46组二次线圈,各组电流可加权分配.空载时不提供感性电流,满载时达到额定值.设备参数:电抗器额定电压:27.5kV额定容量:4000kVA二次电压:0.5kV二次线圈分组:46组Fc回路以抑制奇次谐波电流为主,主要为3,5,7等频次谐波,具体配置及参数待定.4方案比较上述两方案中,主电抗均采用可控电抗器.但在方案一中,可控电抗器内包含有并联电容器,结构复杂,目前尚无制造经验,国内也无生产厂家研制开发,因此其设备配套暂不可能J.而方案二,可控电抗器结构形式和控制方式相对简单,设备制造难度小,成本低.特别是类似这种可控电抗器产品已由西安西电变压器有限责任公司研制开发,并于2003年生产出1台型号为XDT一300/1O的容量300kvar的样机,可以满足本方案二提出的可控电抗器技术要求,图3所示为该可控电抗器接线原理图.这种可控电抗器为交流控制方第3O卷第4期2009年8月电力电容器与无功补偿PowerCapacitor&ReactivePowerCompensationVo1.30No.4Aug.2009式,电抗器的反向磁通靠控制绕组的短路来实现,当控制绕组短路时,磁通从磁路里挤出,磁阻大大增加,主电抗大大减小,电流大大增长,借助于可控硅改变控制绕组的电流来调节主电抗的磁通和容量,从而达到补偿装置随负荷波动适时调整其无功输出的目的J.LXa5】,a22a3X3a4x4()鎏._JI.一主电抗图3可控电抗器模型样机的接线原理图5结论通过上述讨论分析,建议电气化铁路动态无功补偿(svc)及谐波治理工程优先采用第二方案,其中主电抗采用交流可控电抗器,待FC回路确定后,进一步具体实施.参考文献:1李之乐.世界电气化铁道发展概况J.电气化铁道,2004(3).2李群湛.关于电气化铁道的负序影响与限制问题的研究J.铁道,1994(11).3卢志芳,蔺荣军,曾光,等.智能型投切无功补偿装置在电气化铁道上的应用J.电力电容器,2007(6).4杨一民,刘乾业.我国电气化铁道专用无功补偿装置的发展动态及应用J.电力电容器,1999(4).5周腊武,徐勇,朱青,等.新型可控电抗器的工作原理与选型分析J.变压器,2003(8).6可控电抗器研制研究报告R.西安变压器厂.国家重点科技项目(攻关)计划,2000,12.作者简介:王宁之(1952一),男,湖南人,高级工程师,从事电抗器,无功补偿的特种变压器设计工作.电力电容器高压无功补偿装置等三项标准起草工作组会议纪要全国电力电容器标准化技术委员会标准维护组暨电力电容器高压无功补偿装置等三项标准起草工作组会议于2009年6月16日18日在青岛市召开,有来自52个单位的71名代表参加了此次会议.标委会主任委员郭天兴副总工程师到会并主持了会议,他首先向与会代表通报了2008电力电容器行业发展与经济运行状况,并通报了西电集团三所机构整合后运行模式及标准化等行业管理的有关情况,也希望各位企业继续支持行业工作;宣布了全国电力电容器标准化技术委员会标准制修订维护组/工作组的分工及委员组成,任命了各维护组组长及副组长,并希望各维护组及工作组按照工作细则认真履行好职责,各方共同努力做好我国电力电容器行业标准制修订工作.大会上为各维护组组长,副组长及MT2,MT6维护组成员颁发了聘用证书.大会对电力电容器高压无功补偿装置国标,并联电容器和滤波器在受谐波影响的工业交流电网中的应用国标及低压无功就地补偿装置行标等三项标准初稿进行了分组讨论.经过充分认真的讨论,提出了诸多修改意见.会议要求并联电容器和滤波器在受谐波影响的工业交流电网中的应用国标起草工作组和低压无功就地补偿装置行标起草工作组根据会议意见,分别整理提出征求意见二稿及征求意见稿,并编写编制说明发送全行业征求意见,待意见回复整理后适时召开第二次