淺談動態(tài)無功補償裝置SVG在地鐵供電系統(tǒng)的運用

摘 要 SVG裝置具有很多優(yōu)勢特點，根據(jù)負荷的變化情況，SVG裝置可以動態(tài)調(diào)節(jié)功率因數(shù)與自動進行無功補償。本文對動態(tài)無功補償裝置SVG在地鐵供電系統(tǒng)的運用進行了深入研究，具有重要意義。

關鍵詞 SVG;地鐵供電系統(tǒng);運用

引言

在最近幾年中，隨著我國城市地鐵的不斷快速發(fā)展，在當前我國電力系統(tǒng)中，地鐵供電系統(tǒng)是一大重要部分。因為地鐵負荷是一種交直流混合系統(tǒng)，地鐵的運行方式比較復雜，隨著時間的不斷變化，地鐵交通負荷常常會發(fā)生比較大的波動，所以地鐵負荷具有非線性、移動性等特點，造成地鐵供電系統(tǒng)在運行過程中極易出現(xiàn)多種問題，嚴重降低地鐵供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，且設備會出現(xiàn)能耗損失、異常運行、溫度過高等問題，對地鐵供電系統(tǒng)的可靠性造成嚴重影響。所以，為保證地鐵的安全運營，提升地鐵供電系統(tǒng)的可靠性與電能質(zhì)量，在地鐵供電系統(tǒng)中常常選用動態(tài)無功補償裝置SVG。基于此，本文對動態(tài)無功補償裝置SVG在地鐵供電系統(tǒng)的運用進行深入研究，具有重要意義。

1SVG的工作原理

SVG裝置包括多個構(gòu)成部分，如冷卻系統(tǒng)、斷路器、連接變壓、直流電容器、VSC逆變器等，SVG裝置的主要工作原理為：通過利用電抗器，在電網(wǎng)中并聯(lián)自換相橋式電路，通過對橋式電路交通側(cè)電流的幅值、相位進行有效控制，實現(xiàn)電路對無功電流的發(fā)出與吸收，促使快速動態(tài)無功補償目的地實現(xiàn)。如果選用直接控制電流方式，則SVG在進行濾波過程中，將會選用PWM電流控制技術，而不是LC同路，能夠獲取較好的有源濾波效果[1]。

2動態(tài)無功補償裝置SVG在地鐵供電系統(tǒng)的運用

2.1 諧波治理

地鐵供電系統(tǒng)主要通過兩個部分形成諧波，即：第一，動照負荷;第二，牽引負荷。實際上，針對整流機組的輸出脈波數(shù)，它與整流機組產(chǎn)生的諧波電流次數(shù)之間存在著密切的關系，即整流機組產(chǎn)生諧波次數(shù)隨著整流機組脈波數(shù)的增加而減少，相應地，隨之降低對地鐵供電系統(tǒng)的影響。在動力照明負荷中存在很多變頻負荷，主要產(chǎn)生5、7次諧波。目前，在我國新建地鐵線路中，一些工程在進行濾波過程中，現(xiàn)已在0.4kV側(cè)布設了有源濾波裝置。所以，通過選用有源濾波裝置與24脈波整流機組，地鐵供電系統(tǒng)諧波含量基本能夠達到有關國家規(guī)定及要求，所以在進行濾波過程中獨自選用SVG裝置的意義并不大。

2.2 無功補償

動力照明負荷、牽引負荷性質(zhì)決定了地鐵供電系統(tǒng)的功率因數(shù)。針對牽引負荷，因為選用24脈波整流方式，不可調(diào)變流器的位移因數(shù)大于0.95，理論基波功率因數(shù)大于0.98，所以總功率因素約為0.96。與牽引負荷功率因數(shù)相比，0.4kV側(cè)低壓負荷的功率因數(shù)更低一些，不過隨著我國科學技術水平的不斷提高，越來越廣泛使用變頻設備，有效提高了0.4kV側(cè)低壓負荷功率因數(shù)，一般能夠達到或者高于0.85-0.9。當?shù)罔F線路處于運營初始階段時，因為動力負荷與牽引負荷并不大，特別是在夜間停止運營時期中，負荷比較低，與地鐵供電系統(tǒng)消耗的感性無功功率相比，35kV電纜的容性無功功率更大一些，地鐵供電系統(tǒng)的功率因數(shù)偏低，無功功率呈容性，必須要進行容性無功功率補償。目前，在我國部分城市地鐵運營初期，如南京地鐵、上海地鐵、廣州地鐵等，并未對400V無功功率補償裝置進行投入，在這種情況下，還是依然出現(xiàn)容性無功反送現(xiàn)象，造成主變電所功率因數(shù)無法滿足電力部門的要求[2]。

實際上，在地鐵供電系統(tǒng)中，常常會發(fā)生電纜、線路開通階段負荷小問題。在地鐵線路運營初期階段與系統(tǒng)調(diào)試階段中，無法避免功率因數(shù)低問題。為對以上問題進行有效解決，需要通過利用一種無功補償裝置對功率因數(shù)進行有效控制，確保地鐵供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。在當前的無功補償裝置中，根據(jù)負荷波動情況，SVG裝置能夠?qū)ο到y(tǒng)功率因數(shù)水平進行自動調(diào)整，能夠?qū)Φ罔F供電系統(tǒng)負荷波動大的特點進行有效適應。隨著我國IGBT技術的不斷發(fā)展、電力電子技術水平的不斷提高，在我國地鐵供電系統(tǒng)中，SVG裝置一定會得到越來越多的運用。

2.3 電壓閃變與波動

在電壓波動中，電壓閃變是一種非常獨特的反映。無功量數(shù)值與電壓波動數(shù)值二者之間為正比關系，能夠?qū)崿F(xiàn)對無功量的補償，有助于電壓波動水平的改善。在地鐵供電系統(tǒng)中，交流供電系統(tǒng)常常受到列車啟動、停止的影響，不過因為電纜中的電容元件與電感元件、交流系統(tǒng)設備具有儲能功能，進而對電壓閃變與波動起到一定程度的抑制作用。根據(jù)大量實踐證明，在地鐵供電系統(tǒng)電能質(zhì)量方面，電壓閃變與波動并不是重要問題。所以，為對電壓閃變與波動進行有效抑制，在地鐵供電系統(tǒng)中選用SV G裝置并不是非常有必要[3]。

2.4 SVG安裝容量的確定

在地鐵供電系統(tǒng)中的主變電所35kV母線中，通過安裝SVG裝置，能夠進行集中補償，其中，需要經(jīng)過科學計算來確定 SVG的安裝容量。在對無功補償容量進行確定過程中，一定要分別計算不同設備的無功功率與有功功率，包括動照負荷、牽引負荷、電纜、變壓器等。在白天高峰時段中，地鐵供電系統(tǒng)處于滿載狀態(tài)，在夜間時段中，地鐵供電系統(tǒng)處于低載狀態(tài)，在其他時間段中，地鐵供電系統(tǒng)處于低載與滿載狀態(tài)之間。所以，一定要分別對地鐵供電系統(tǒng)在滿載狀態(tài)、低載狀態(tài)下的無功功率、有功功率進行有效計算，最終確定合理的SVG安裝容量[4]。

3結(jié)束語

綜上所述，在地鐵供電系統(tǒng)中運用SVG裝置的主要目的在于無功補償。與傳統(tǒng)無功補償裝置比較，SVG裝置具有更多的優(yōu)勢特點，根據(jù)負荷的變化情況，SVG裝置可以動態(tài)調(diào)節(jié)功率因數(shù)與自動進行無功補償。本文對動態(tài)無功補償裝置SVG在地鐵供電系統(tǒng)的運用進行了深入研究，以期對地鐵供電有關工作人員的工作起到一定的借鑒與幫助。

參考文獻

[1] 黃可.淺談地鐵供電系統(tǒng)高中壓電能質(zhì)量提升方案比選[J].電氣化鐵道，2020（1）：48-52.

[2] 王學武.地鐵供電系統(tǒng)可靠性和安全性分析方法研究[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2017（4）：102-103.

[3] 孫梓博.地鐵供電系統(tǒng)可靠性和安全性分析方法研究[J].城市建設理論研究（電子版），2017（18）：11.

[4] 張亮.地鐵供電系統(tǒng)的供電方式及其選擇探析[J].城市建設理論研究（電子版），2017（18）：25-26.

作者簡介

曹凱（1989-），男，江蘇張家港人;學歷：本科，職稱：中級;現(xiàn)就職單位：無錫地鐵集團有限公司運營分公司，研究方向：電氣工程與自動化。