新建玉林至鐵山港鐵路牽引變電所增設動態無功補償裝置問題研究

吳挺勇

（中國鐵路南寧局集團有限公司玉林鐵路工程建設指揮部 廣西防城港 538000）

1 線路及牽引供電系統概括

新建玉林至鐵山港鐵路（以下簡稱玉鐵線）自黎湛鐵路玉林Ⅱ場引出，經由玉林市博白縣向南，沿南流江東側至北海市合浦縣閘口鎮接鐵山港區鐵路支線。玉鐵線的牽引供電系統采用帶回流線的直接供電方式，新建玉林、博白、菱角和閘口4座牽引變電所，變電所進線均采用兩回110kV電源供電，牽引變壓器采用固定備用方式、三相Vv結線型式、油浸自冷并預留風冷條件。

2 線路運營情況

玉鐵線在開通運營后相當長一段時間內將以貨運為主，牽引機車主要是SS交直型電力機車；本線初期運量較小，牽引變電所無負荷時間長，且一次側的月平均功率因數將達不到電力部門不小于0.9的要求。為提高運輸效率和降低運營成本，避免牽引變電所功率因數偏低導致力率罰款問題，需在玉鐵線新建4座牽引變電所中增設無功動態補償裝置，提高運輸效率和降低運營成本，避免牽引變電所功率因數偏低導致力率罰款。

3 動態無功補償裝置方案比選

3.1 TCR動態無關補償裝置

由晶閘管相控電抗器（TCR）、固定補償裝置（FC）、監控系統等組成。通過調節電抗器電流，提供牽引母線電壓，降低無功，改善牽引變電所的功率因數，并濾除部分3、5次諧波電流。

圖1 TCR動態無功補償裝置原理接線

可調節無功輸出，有效解決牽引網功率因數補償、電壓波動等問題。在TCR中除可控硅全導通或關斷之外，其它工況下電流都是非正弦的，其自身產生諧波。晶閘管閥組由單只晶閘管串聯組成，因其離散性以及串聯均壓問題等因素，導致運行過程中任何一只晶閘管擊穿，影響閥組正常運行。為了保證晶閘管閥組的正常工作，需要室內布置，并安裝必要的散熱措施，進行有效的冷卻，如圖2所示。

3.2 MCR動態無功補償裝置

由固定并聯電容無功補償（FC回路）、磁閥式可調電抗器（MCR回路）、控制柜、后臺監控系統等組成，利用附加直流電來附加磁化鐵心，改變鐵心的磁導率，實現電抗值的連續可調，保持牽引母線電壓穩定，為電力機車提供可靠穩定的電源。

圖2 TCR型動態補償裝置晶閘管閥組

圖3 MCR動態無功補償裝置原理接線

在牽引母線上并聯的鐵心電抗器通過可控硅管控制電抗器中附加直流線圈中的電流來調節無功功率，可實現連續可調，響應速度快。無功補償裝置用電容器采用電氣化鐵道專用的集合式電容器，電容器采用全膜介質，額定電壓為33.6kV。串聯電抗器采用干式空芯電抗器，電抗比為0.12。磁控電抗器結構簡單，采用多階梯小截面飽和技術與電磁自屏蔽技術，大幅提高了磁控電抗器的性能，運行可靠，且戶外布置，占地面積小，大大壓縮基礎投資。接線簡單，便于維護，使用年限長，不易損壞，運行可靠，能夠顯著提高功率因數、減少系統的電能損失、改善電壓質量、吸收牽引供電系統的部分高次諧波和減少諧波對其它系統的影響。

3.3 方案的確定

上述2種動態無功補償裝置方案均成熟、可靠，在干線鐵路工程中均有采用，均能滿足本鐵路的運營要求，如表1所示。

通過2種方案比較，TCR動態無功補償裝置設備復雜、穩定性不高、占地面積較大等多缺陷，且投資較大。結合本項目實際情況，變電所房屋內無多余空間，由于MCR型動態無功補償裝置有較高的可靠性、安裝體積小、損耗低、運行維護費用低等特點，新建玉林至鐵山港鐵路牽引變電所增設動態無功補償裝置最終選擇MCR動態補償裝置。

4 綜述

新建玉林至鐵山港鐵路牽引變電所MCR動態無功補償裝置，玉林牽引變電所已成功運行3年，目前情況良好，月平均功率因數可達0.92～0.94左右，未被電力部門罰款，經濟效益明顯，為其它具有相似行車運輸條件的鐵路牽引變電所功率因數改善問題提供借鑒意義。