城市軌道交通供電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償方式

靳晶

摘要：牽引供電系統(tǒng)能夠?yàn)檐壍澜煌熊囂峁┍匾倪\(yùn)行動(dòng)力，所以必須保證供電系統(tǒng)的可靠性和安全性。其中，無(wú)功補(bǔ)償方式在供電網(wǎng)絡(luò)中具有重要作用，可以降低功率損耗，提高供電質(zhì)量，確保機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行。基于此，本文將重點(diǎn)分析城市軌道交通供電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償方式。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通 供電系統(tǒng) 無(wú)功補(bǔ)償

城市軌道交通的供電系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生感性無(wú)功和容性無(wú)功，其中感性無(wú)功是大負(fù)荷時(shí)的主要表現(xiàn)形式，機(jī)車運(yùn)行時(shí)段的牽引負(fù)荷和照明負(fù)荷有很大差異。在電纜無(wú)功效應(yīng)的影響下，大量的容性無(wú)功將被送回電力系統(tǒng)，嚴(yán)重浪費(fèi)電力資源。因此，根據(jù)城市軌道交通建設(shè)規(guī)模，制定切實(shí)可行的無(wú)功補(bǔ)償方案極為重要。

一、城市軌道交通無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋匾?/p>

在城市軌道交通建設(shè)過(guò)程中，需要鋪設(shè)大量的電纜，以形成強(qiáng)大的供電系統(tǒng)。但是電纜的充電無(wú)功功率非常大，而且機(jī)車停運(yùn)后，會(huì)較少牽引負(fù)荷，隨之會(huì)增加無(wú)功功率。隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國(guó)目前對(duì)軌道交通電消耗有了明確規(guī)定，如果在軌道交通的非高峰期間發(fā)生無(wú)功倒送，將在一定程度上被罰款。城市軌道交通日常運(yùn)作對(duì)電力的需求非常高，如果功率因數(shù)可以控制在 0.95至 1.0之間，就可以降低運(yùn)行成本[1]。因此，有必要深入分析無(wú)功補(bǔ)償方式，將無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)置在線路主變電站位置，以有效地對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行控制。

二、城市軌道交通供電系統(tǒng)組成

集中供電是軌道交通供電系統(tǒng)主要供電方式，每個(gè)主變電站配備兩臺(tái) 110/35kV主變壓器，分別通過(guò)兩條專用線路向主變壓器供電[2]。電壓通過(guò)轉(zhuǎn)換后變?yōu)?35kV，通過(guò)配套的電纜將電力供給各地車站的變電站。針對(duì) DC750/1500V牽引供電系統(tǒng)而言，經(jīng)牽引變電所牽引整流機(jī)組降壓整流后，可輸出合適的直流電流。此外，照明供電系統(tǒng)的運(yùn)行要求采用 380/220V交流電壓，由降壓變電站和變壓器處理，提供 0.4kV低壓電給配電系統(tǒng)，以滿足各軌道交通車站用電需求。

三、無(wú)功補(bǔ)償主要方式

（一）電抗器。電容器輸入系統(tǒng)的無(wú)功主要是無(wú)功電流，無(wú)功設(shè)備所需的無(wú)功可從電容器獲得，不需要從變壓器獲得，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。電抗器的無(wú)功補(bǔ)償方式包括：第一，防涌流，阻尼電抗器是最典型的體現(xiàn) 第二，將諧振點(diǎn)調(diào)整至 133HZ，能夠有 14%的電抗器，將諧振點(diǎn)調(diào)整至 189HZ，能夠有 7%的電抗器，將諧振點(diǎn)調(diào)整至 204HZ，能夠有 6%的電抗器 第三，將諧振點(diǎn)調(diào)至無(wú)緣濾波器的諧波附近，與電容串聯(lián)反應(yīng)，形成低阻抗回路，具有吸收諧波功能[3]。電容器補(bǔ)償主要采用濾波和調(diào)諧的補(bǔ)償功能，但是無(wú)功補(bǔ)償方案效果不理想。容易出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償或補(bǔ)償不足情況，影響供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（二）SVC裝置。在國(guó)外 SVC裝置無(wú)功補(bǔ)償方法相對(duì)成熟，主要是將無(wú)功負(fù)荷接入點(diǎn)，可以濾除高次諧波，抑制無(wú)功負(fù)荷的沖擊，使 PCC點(diǎn)電壓與三相狀態(tài)更加穩(wěn)定[4]。 SVC裝置有多種類型，其中 TCT是電抗器和耦合變壓器的組合，相當(dāng)于可調(diào)電抗器裝置。TCT裝置由晶閘管閥、控制器、高阻抗變壓器組成，變壓器的低壓側(cè)與管閥相連，改變導(dǎo)通角，使得無(wú)功功率隨之改變，變壓器電流也會(huì)發(fā)生變化，有效控制感應(yīng)無(wú)功。晶閘管閥類似于副邊短路，能夠輸出感應(yīng)無(wú)功功率，有效地發(fā)揮可控電抗功能。TCT裝置的優(yōu)點(diǎn)較為明顯，包括響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、磁路無(wú)飽和性，只需 10ms完成半波采樣，降低了操作人員的工作難度，而且避免了風(fēng)機(jī)部件和磁滯伸縮的干擾。

（三）SVG裝置。與其他設(shè)備相比，SVG裝置具有更明顯的無(wú)功補(bǔ)償功能，供電系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的諧波，更有利于城市軌道交通供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 SVG裝置主要由電壓源變換器實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償和能量轉(zhuǎn)換，SVG裝置在電力系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)，能夠提供穩(wěn)定的電壓支持，提高輸電系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，SVG裝置能夠使]態(tài)過(guò)電壓持續(xù)下降，抑制系統(tǒng)的次同步振蕩和低頻振蕩，有效濾除系統(tǒng)中的電流諧波，解決電流和電壓之間的不平衡。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了選擇最佳的無(wú)功補(bǔ)償方式，技術(shù)人員仔細(xì)分析負(fù)荷曲線、負(fù)荷類型等，進(jìn)而制定有效的軌道交通供電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償方式。目前，SVG是較為先進(jìn)的補(bǔ)償方式，具有響應(yīng)速度快、無(wú)諧波等優(yōu)點(diǎn)，有效濾除系統(tǒng)中的電流諧波，可以提高軌道交通供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但仍讓需要進(jìn)一步研究，最大限度地將 SVG補(bǔ)償性能發(fā)揮，從而促進(jìn)城市軌道交通的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]周娟.城市軌道交通供電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償方式的探究[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)：學(xué)報(bào)，2020，33（5）：4-5.

[2]林濤，陳益龍，蘇毅.解析城市軌道交通供電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償要點(diǎn)[J].智能城市，2019，5（21）：131-132.

[3]鄭勇峰.淺談動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償（SVG）設(shè)計(jì)在城市軌道交通供電系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用 ，2018，（3）：128-129.

[4]秦大偉，劉亞欣.城市軌道交通供電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償方案探討 [J].機(jī)電信息，2019，（29）：81，83.

（作者單位 ：蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)一分公司 ）