补偿方式建议.doc

高速铁路电力无功补偿设置建议一、概述由于长距离10kV贯通线电缆线路的对地电容电流远大于架空线路，10kV贯通线电缆线路长度一般在4070km范围内，因此，必须进行容性无功补偿，而车站负荷主要呈感性特性，有可能要进行感性无功补偿。常见的无功控制方法有并联电容器和静止无功补偿装置等，静止无功补偿技术包括：第1代为机械式投切的无源补偿装置；第2代为晶闸管投切的静止无功补偿器（SVC）；第3代为基于电压源换流器的静止同步补偿器（STATCOM），亦称SVG。使用晶闸管控制的SVC有以下几工控系统种型式：晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管控制的高阻抗变压器（TCT）、晶闸管投切电容器（TSC）和TCR+TSC混合装置。使用晶闸管控制的SVC虽然能对系统进行有效的无功补偿，但由于换流元件关断不可控，容易产生大量的谐波电流，高电压等级下SVC面临的最为严重的问题是电容器爆炸，如广东江门500kV变电站中SVC运行5年后并联电容器爆炸，造成巨大损失。利用铁磁饱和特性的SVC型式有：直流控制饱和电抗器（DCR）、自饱和电抗器（SR）和磁控电抗器（MCR）。DCR和SR型SVC由于损耗大、噪声大、有效材料消耗多、控制不灵活，目前已不再推广使用。MCR即所谓的新型SVC，是前苏联于20世纪70年代末首先研制成的，实际上是DCR的改型，有磁阀式和裂芯式2种结构，用晶闸管控制铁心饱和度来改变无率。该装置的响应速度比TCR慢（0.060.3s），损耗较大。根据国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则（国家电网生2004435号）的有关规定，配电所电源进线侧功率因素应达到0.9以上，如何满足该项要求，目前各条客运专线设置方法不统一：有固定补偿和动态补偿、有集中补偿和分散补偿，投资及补偿效果也不完全一致。因此，必须尽快开展该项目研究，统一设计标准，为相关规范及高速铁路电力设计提供技术指导。二、建议相对于电弧炉和轧钢机，铁路电力贯通线的负荷变化率要小的多，响应速度已经不是主要矛盾；安全可靠、少维护才是最重要的。笔者认为经调压器供电的全电缆贯通线路的高速铁路电力供配电系统以及为贯通线提供电源的配电所，宜采用以下无功补偿设置方式：（1）无功补偿应以配电变压器低压侧集中补偿为主、高压补偿为辅；将10/0.4kV变压器低压侧功率因数提高至0.93（0.98）可满足高压侧功率因数达到0.9（0.95）以上的要求；（2）主变容量5000kVA的220（110、35）/10kV变配电所，除所供车站变压器低压侧集中补偿容性无功外，仍要求在主变副方10kV集中补偿容性无功以满足电源进线处功率因数0.9（或0.95）的要求；容量5000kVA的变配电所10kV侧应根据贯通线路长度和主变容量计算确定补偿容量。（3）贯通线路无功补偿宜采用：贯通线上分散固定电抗器补偿为主，在配电所集中自动补偿可调电感为辅的补偿方式。贯通线路上补偿度可按7080%设计。（4）可调电感既可设在变配电所主母线也可设在调压器副边。三、每km单芯电缆实测电容电缆型号截面计算容性电流实测容性电流YJV8.7/15kV500.36A/km0.32A/km700.41A/km0.40A/km950.46A/km0.45A/km四、区间补偿设备布置补偿设备选型补偿方法XWBKSC-12型户外箱式并联电抗器供电臂长度在40公里以下,区间补2组电抗器间距均匀布置，总容量按电缆电容电流的80%设计;五、配电所补偿设备布置补偿设备选型补偿方法GL-1型分组投切电抗器柜总容量按电缆电容电流的2030%设计;采用分组投切电抗器,容量约216KVAR,外形尺寸3700(宽)X1400(深)六、部分已开通配电所功率因数实测数据贯通线路负荷负载长期处于低负载率运行，如开通的武广、沿海铁路、合武贯通线路电力一般在15A以下运行。部分配电所负荷电流和功率因素配电所名称IAIBICIAIBICIAIBIC功率因素电源调压器回路贯通线功率因素武汉配电所受电一0.97受电二0.97乌龙泉受电一0.74受电二咸宁受电一0.63受电二0.67赤壁受电一0.93受电二0.41五里受电一0.8受电二岳阳受电一0.95受电二0.75汨罗受电一120.35由于区间4台电抗器只合了2台受电二40.91浏阳河受电一120.94受电二120.19由于2台未合长沙受电一0.99受电二衡山受电一0.67受电二0.98衡阳受电一0.67受电二0.98耒阳受电一62.5 7.5 0.58受电二61.0 7.5 0.47洋塘受电一0.36受电二0.37郴州受电一54.0 4.5 0.91受电二7.54.0 4.0 0.94杨梅0.6乐昌受电一0.98受电二0.41韶关受电一0.97受电二0.99沙口受电一0.88受电二英德受电一0.87受电二0.33清远受电一0.99受电二0.99花都受电一0.51受电二0.64七、鄂州配电站电力系统测试报告1、系统概况 鄂州配电站电力系统简图如上，10kV有一路进线，有2条贯通线和2条自闭线，测试过程中没有电容器，在线路上有串联电抗器。2、测量结果及分析有功功率测试过程总系统从电网上吸收的最大有功功率为217.5kW，最小为155.3kW。无功功率测试过程中系统从电网吸收最大无功功率为188kvar，最小为56.68kvar。功率因数测得功率因数最大为0.91，最小为0.65，平均为0.85左右。波形和频谱波形频谱频谱图中的有色柱从左至右依次为基波、2次谐波、3次谐波、4次谐波、5次谐波的电压电流示意图柱。由图中可以看出系统中各次谐波均不太突出。 各次谐波电压畸变、电流变化曲线 a总谐波电压畸变率：测试最大值为2.022 %,最小值为0.346%。b.总谐波电流变化曲线：测试最大值为2.046A，最小值为0.507A。由分布图可以看出，总谐波电流主要在1.8A以下。c. 3 次谐波电压畸变率：测试最大值为0.513 %,最小值为0。d.3次谐波电流变化曲线：测试最大值为0.34A，最小值为0.006A。由分布图可以看出，3次谐波电流主要在0.4A以下。e. 5次谐波电压畸变率：测试最大值为0.605 %,最小值为0.076%。f.5次谐波电流变化曲线：测试最大值为0.502A，最小值为0.138A。由分布图可以看出，5次谐波电流主要在0.6A以下。g. 7次谐波电压畸变率：测试最大值为0.785 %,最小值为0.049%。h.7次谐波电流变化曲线：测试最大值为0.668A，最小值为0.141A。由分布图可以看出，7次谐波电流主要在0.6A以下。i. 11次谐波电压畸变率：测试最大值为0.420 %,最小值为0.015%。j.11次谐波电流变化曲线：测试最大值为0.761A，最小值为0.014A。由分布图可以看出，11次谐波电流主要在0.8A以下。k. 13次谐波电压畸变率：测试最大值为0.206%,最小值为0.018%。l.13次谐波电流变化曲线：测试最大值为0.337A，最小值为0.021A。由分布图可以看出，13次谐波电流主要在0.4A以下。 m.基波电压测试过程中基波电压最大值达到10.45kV，最小为10.16kV。3、测试结果分析谐波电压值如下表所示：谐波次数测试值(%)允许值(%)备注3次0.513%3.2%合格5次0.605%3.2%合格7次0.785%3.2%合格11次0.420%3.2%合格13次0.206%3.2%合格谐波电流值如下表所示：谐波次数测量最大值(A)国标允许值(A)备注3次0.34020合格5次0.50220合格7次0.66815合格11次0.7619.3合格13次0.3377