SVG装置的无功补偿方法

来源:投稿网 时间:2024-04-25 10:00:03

引言

城市轨道交通供电系统将产生两种无功功率：感性和容性。重载时，线路主要是感性无功功率，交通高峰时段与停车时段的牵引负荷和动力照明负荷差别很大。受电缆充电无功效应影响，大量容性无功功率将转移到电力系统上，运营部门的电力资源将被严重浪费。轻载时线路产生的容性无功会影响电网的安全运行和功耗。因此，根据实际运行情况合理选择无功补偿方法具有重要意义。

1负荷对电能质量的影响。

（1）在低功率问题上，电网消耗和生产成本相对较大，设备使用安全系数低，生产效率相对较低。（2）无功负荷突变会导致电压闪变和电压波动，电气设备无法正常运行。（3）非线性负荷谐波电流问题是电网电压畸变的主要原因。（4）电网三相不对称会导致中心电线过流和中心电线过热。

分析无功补偿方案。

供电局评估点的依据是选择补偿方案的重要参考指标。方案内容涉及系统组成、负荷组成研究等。除冲击负荷外，无功特性还包括大电缆的无功影响和无功波动，以及夜间休息时间较低的功率因数。从用户功率因数分析，需要满足供电局的基本要求。对于110kV电缆的无功转移，可以通过电抗器处理，也可以在负荷升高后抵消。针对中压网络的无功平衡，需要使用无功补偿装置进行处理，调整高压侧电源的功率因数，提供降压处理后的电压，补偿变压器的无功损失。轨道交通供电系统的内容和运行方式不同。可采用电抗器设备或静态无功补偿器（Staticvarcompenstor、SVC）、动态无功补偿装置（Staticvar）。

分析无功补偿效果。

3.1电抗器。

电容器向系统输入无功电流，主要采用无功电流。所需无功设备可从电容器获得无功电流，无需从变压器获得无功电流，节省电能，增加电容器负载率。电抗器的无功补偿功能如下：（1）防涌流，最典型的是阻尼电抗器；（2）将调谐-谐振点调整到133HZ、189HZ和204HZ，可有14%、7%和6%的电抗器；（3）将谐振点调整到无机滤波器中的谐波附近，与电容器串联反应，形成谐波的低阻抗电路，对系统谐波具有被动吸收作用。电抗器在电容器补偿过程中主要发挥滤波和调谐的补偿作用。电容器和电抗器的无功补偿方案成本低，但无功补偿效果不理想。此外，慢速切割不能满足负荷变化频率高的应用，容易产生过度补偿或谐振不足等问题。，这将直接影响供电系统的正常运行。

3.2SVC。

SVC装置的无功补偿方法在国外的应用相对成熟。接入无功负荷接入点后，会抑制无功负荷冲击，过滤高谐波，使三相电网状态和PCC点电压更加稳定，直接提高电力系统的可靠性。SVC装置有多种类型。晶闸管控制变压器（TCT）是电抗器和耦合变压器的组合，相当于实际使用中的可调电抗器设备。TCT装置由控制器和晶闸管阀、高阻抗变压器组成。变压器的低压侧连接到晶闸管阀，改变晶闸管阀的导角，调整低压绕组电流，根据匝数比调整变压器电流，改变TCT的无功功率。变压器的副边电流在晶闸管阀的作用下发生了变化，实现了对感性无功功率的有效控制。在实际应用中，晶闸管阀类似于副边短路，将输出最大的感性无功功率，最终达到所需的额定容量。

TCT装置具有明显的特点和优点，主要体现在以下几个方面：（1）快速响应，半波采样只需10ms，全波采样时间为两倍；（2）运行可靠性强，高阻抗变压器抗干扰能力强，具有一定的抗冲击能力；（3）结构简单，降低了操作人员的工作难度；（4）磁路不饱和，避免了磁滞伸缩和风扇部件运动的噪声干扰；（5）与可调电抗器相比，铁损失和磁场泄漏的附加损失较小。

3.3SVG。

SVG装置的补偿方法主要通过电压源变流器实现。无功能转换主要通过高频开关操作完成。

SVG装置的功能主要体现在以下几个方面：（1）在电力系统不稳定的情况下，可提供稳定的电压支撑；（2）可提高输电系统的可靠性，增强动态和静态稳定性；（3）暂态过电压持续下降；（4）抑制系统二次同步振荡和低频振荡；（5）避免电流和电压失衡，防止不对称负荷；（6）避免电压波动引起的闪变问题；（7）扩大输电线路性能，增加有功传输容量；（8）系统内谐波电流有效过滤。与其他设备相比，SVG装置的优势更加明显。该装置占地面积小，受城市用地紧张因素影响，轨道变电站建设成本增加，设备占地面积缩小，可降低变电站成本，降低土地使用成本。该装置的范围相对较宽，可以满足一套无功电压的补偿感性。最重要的是响应速度快，无谐波优势明显。该装置采用正弦脉宽调节系统（SPWM）。功率单元与调节技术接入后，供电系统不会流入太多谐波，降低污染率，更有利于供电系统的稳定运行。

SVG装置是一种双向补偿电源，其基本原理是：电网并联三相并联变流器装置，其中并联装置主要由IGBT管组成。电流互感器对流入系统的电流敏感，并收集到补偿装置控制系统中，实时控制电路将电流的无功分量分离。

SVG装置打破了传统补偿产品的局限性，更新了无功补偿的概念，由装置功率单元柜和控制柜、启动柜等组成。特别是半导体电力电子设备的应用，实现了逆变器和整流电流的有效建设，可连续调整和双向补偿负荷，跟踪和控制容性无功电流，进一步优化系统功率因数。

供配电系统的无功容量主要涉及容性和感性。产生的无功容量直接关系到以下设备的功能：（1）110kV电缆可形成充电容性无功；（2）主变空载电流可形成感性无功损耗；（3）35kV电缆可形成充电容性无功；（4）各种变压器的感性无功，包括牵引变压器和综合楼变压器、35kV侧降压变等；（5）各种电气设备形成的感性无功。为了保证SVG补偿方案的可行性，需要选择系统感性最小无功值和容性最大无功值，以计算系统极限容性无功量。经过实践经验总结，最终选择了最佳运行方式，即夜间低负荷运行10%动态照片，白天进一步优化无功补偿方式，同时增加系统功率因素。

4结束语

轨道交通供电系统无功补偿方法的选择应对环境保护和日常负荷曲线、负荷类型等因素进行综合研究，以选择最佳的补偿方法。SVG是目前最先进的补偿装置。其无谐波、响应快等优点，显著提高了供电系统的稳定性，但维护率高的问题不容忽视要加强研究，充分发挥SVG补偿方法的性能优势。