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1、大准电气化铁路牵引供电无功补偿方案的研究|电气化铁路牵引站(神华准能大准铁路供电段，内蒙古 薛家湾 010300)摘 要：通过技术改造,将固定无功补偿方式改为可调无功补偿方式(依据实际负荷进行自动调整)就能彻底解决功率因数低而被罚款的难题,从而既提高了供电质量,又削减了电能损耗。关键词：牵引变电所；无功补偿；选用中图分类号：U223 文献标识码：A 文章编号：10176921(2022)080232011 探讨意义我国电气化铁路牵引变电所一般采纳固定无功补偿装置，但沟通电气化铁道的三大技术特征使固定无功补偿受到了局限。这三大特征是：电力机车牵引负荷波动范围大；功率因数低；负序功率大，谐波含量高
2、。由于一些电力部门对牵引变电所功率因数进行考核，采纳无功反转正计的计费方法，就使得固定补偿方式下的功率因数大大下降。特殊是运量小、无负荷或轻负荷概率较大的区段，过补偿非常突出，无功补偿装置将向电网返送无功，而此时无功表仍旧按消耗的无功进行累加，这样使一些牵引变电所的功率因数远达不到0.9的规定要求。目前，电力部门对大准线牵引供电实行的是大工业用电电价，依据功率因数的凹凸进行奖罚，功率因数为0.9时不奖不罚。功率因数每低于0.9一个一百零一分点，电费增收0.5%，功率因数每高于一个一百零一分点，电费减收0.15%。椐统计，大准线黍地沟牵引变电所每年力率罚款达30万元以上,造成了一些不必要的运营费
3、用支出。通过技术改造,将固定无功补偿方式改为可调无功补偿方式(依据实际负荷进行自动调整)就能彻底解决功率因数低而被罚款的难题,从而既提高了供电质量,又削减了电能损耗。2 可调无功补偿方案2.1 真空断路器投切电容器：该方案电容补偿装置接于27.5kVTOUQIAN母线上。该方案最大优点是结构简洁，投资少。缺点是合闸时会产生过电压和过电流，影响电容器和电抗器的牢靠运行，严峻时会使设备损坏。依据IEC最新规范和标准，规定电容器组的投切每年不超过1 000次，加之开关寿命的限制，不能频繁投切，从而影响补偿效果。2.2 晶闸管投切电容器：该方案根据肯定的模式设计多组某次或某几次滤波器，基波下各支路趁呈
4、容性，分极变更补偿装置的无功出力。这一方案的优点是损耗小，结构简洁，速度响应快，不产生谐波，可以实现过零投切，不会产生严峻的过电压。缺点是每极都配相应的晶闸管，滤波效果塑系统和电容投入组数的影响，一次性投资大。2.3 无源补偿器+有源补偿器：该方案利用有源滤波器产生与负荷中谐波电流相位相反的谐波电流，使其相互抵消来满意电源的总谐波电流的要求。比较胜利的是无源有源混合滤波器，它能取长补短充分利用无源补偿的大容量和有源补偿的敏捷性、可控性。但这种方案结构困难，投资大，运行费用高，且这一技术尚未发展成熟。2.4 固定电容补偿+磁阀式可控电抗器：该方案是在饱和电抗器绕组中间引出晶闸管工作电源，用低压直
5、流限制电抗器输出。通过变更可控硅的导通角来变更励磁的大小，进而变更铁芯的饱和程度，达到平滑调整无功的目的。可控电抗器产生的感性无功与过补偿容性无功抵消，实现并联电容投切的软开短，从而使功率因数达90%以上。3 固定电容补偿+磁阀式电抗器可调补偿方案设计3.1 电容补偿装置主接线图如下：740)this.width=740 border=undefined3.2 爱护方案:电容偿装置的各种爱护,如:差压、过压、底电压、电流速断、差流等爱护均保持不变。可调电抗器设有过流和差流爱护。当电抗器的上端和下端电流相等时，其差流为零(平衡),电抗器线圈中有某点接地时,上下两电流互感器二次电流之差不为零(不平
6、衡),这时差流爱护装置动作,跳开短路器。3.3 动态补偿系统构成及限制原理：动态补偿系统由磁阀式可控电抗器本体、限制器、测控装置、固定电容器组、串联电抗器、避雷器和开关组成。限制原理：磁阀式可控电抗器基于偏磁可调原理，通过变更可控硅触发角变更励磁大小，进而变更铁芯饱和度达到平滑调整无功的目的。产生限制电压的限制绕组是工作绕组的一部分，铁芯截面有减小的一段，在电抗器整个工作范围内，只在小截面饱和，其特别结构使得谐波很小，响应速度快。4 经济评价4.1 工程造价：估算一个牵引所比固定补偿装置一次性投资增150万元。4.2 设备损耗：磁阀式可控电抗器在额定负载时仍有偏高的损耗，但在无负荷或轻负荷时能
7、抵消电容器组系统反送的无功。依据大准线黍地沟牵引变电所全日负荷曲线图分析，无负荷或轻负荷占全日时间的80%，能有效抵消电容器组向系统反送的无功，估算磁阀式可控电抗器年损耗8万元；并联电容器损耗(安装容量为3 200kvar和5 600kvar)。Pc=(3 200+5 600)0.04%87600.5=1.5万元串联电抗器损耗(型号为:CKDK-410/27.5,CKDK-716/27.5)Pl=(7.908+9.626)8 7500.5=7.7万元总损耗为可调电抗器，并联电容器，串联电抗器之和。即17.2万元。以大准线黍地沟牵引变电所为例，每年功率因数罚款达35万元。调整功率因数后电力部门每年嘉奖约5万元。4.3 综合评价：依据以上经济分析，采纳可调电抗器，每所增加一次性费用150万元，设备损耗17.2万元，但每年节约运营费用40万元。大约34年收回投资。5 结论经过多种无功方案的对比，结合大准线负荷波动大的特点，认为固定电容补偿+磁伐式电抗器可调补偿方案适合大准线牵引负荷大，同时无功负荷和轻负荷的概率较大的电气化铁路。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页