电气化铁路动态无功补偿与谐波治理

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1、电气化铁路动态无功补偿与谐波治理肖广伟(牡丹江市信和自动化技术有限公司，黑龙江牡丹江157000)摘要：木文主要对四类适用于单相工频交流电气化铁路用的动态无功补偿装置进行分析。关键词：电气化；动态；无功补偿；谐波合理现在铁路部门编制的铁道行业标准《电气化铁路动态无功补偿装置》认可了四类适用于单相工频交流电气化铁路用的动态无功补偿装置。(1)静止无功发生器(SVG)StaticVarGenerator；(2)静止无功补偿装置(SVC)StaticVarCompensator包括TCR型直挂式和TSC型分组投切式两种；(3)磁控式动态

2、无功补偿装置(MSVC)MagneticallyStaticVarCompensator；(4)有级调压式动态无功补偿装置(SAVDC)StepAdjestVoltageDynamicCompensator。以上几种无功补偿装置对早期的同步调相机无功补偿方案说了否，同样对利用真空负荷开关和真空接触器进行分组投切的方案都说了否。以上介绍的四类动态无功补偿装置分述如下：1SVG静止无功发生器1.1SVG的预期期待-完美型。根据有关文献介绍如下：SVG是当今无功补偿领域的最新技术代表。SVG并联于电网中，相当于一个可变的无功电流源,其无

3、功电流可以快速地跟随负荷无功电流的变化而变化，自动补偿系统所需要的无功功率。由于SVG的响应速度极快(小于5ms,传统的静止补偿装置响应时间大于10ms),所以SVG乂称为静止无功补偿器(StaticSyncnronousCompensator简称STATCOM)或配电用静止同步补偿器DSTATCOM(Distribution-STATCOM)。SVG的基木原理是利用可关断大功率电力电子器件(如IGBT)组成自换相桥式电路。经过电抗器并联于电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该装

4、置吸收或者发出满足系统要求的无功电流，实现动态无功补偿的B的。现在提高改善电压质量的办法很多，有能量贮存技术、补偿技术、开关切换技术、调压技术等。SVG（包括SVC）基本思路是补偿，以当代电力电子技术为支撑，使得用户电力CP（CustomPower）柔性化。1.1SVG的组成与作用。（1）变压器：将电网电压变为适用于功率单元工作的电压，实现高压与低压的电气隔离；（2）功率单元枳：SVG的核心主电路，用以实现功率交换（模块化设计）；（3）控制柜：用于对SVG及苏辅助设备的实吋控制，实现SVG与上位机及控制中心的通信；（4）电源柜；（

5、5）电抗器柜。2TCR-SVC动态无功补偿2.1SVC的通用类型。SVC的通用类型有多种，如图1所示：（l）TCR型（2）TSC型（3）TSR型（4）TCR+TSC型（5）TCT型图1SVC的通用类型（1）晶闸管控制空芯电抗器ThyristorControlledReactor；（2）晶闸管投切电容器ThyristorSwitchedCapacitor；（3）晶闸管投切电抗器ThyristorSwitchedReactor；（4）混合型；（5）可控硅控制高阻抗变压器ThyristorControlledTransformer。2.

6、2电气化铁路工程中应用TCR-SVC典型接线，如图2所示。1.3TCR-SVC的工作原理如图2所示。TCR工作原理的要点：（1）通过采集母线的无功电流值和电压值，合成无功值，和设定的恒无功值（可能是0）进行比较，获得晶闸管的触发角的大小；（2）通过控制晶闸管的触发角度，使补偿电抗器等效感抗可以连续变化，改变其容性或感性等值阻抗，调节输出无功电流的大小；（3）最终控制系统的电压无功功率为稳定值。图2TCR+FC典型接线图2.4并非最佳的解决方案。TCR-SVC的推广应用吋间比较长，展现了当代电力电子技术的魅力，如响应速度快，实现无级

7、平滑调节等，但是它的缺点也很明显，晶闸管、可控电抗器、承受高电压，功率损耗大，占地面积大，冷却系统比较复杂，维护量大，整机造价较高，谐波含量较高，因此限制了它的应用发展。所以尽管TCR-SVC是一种动态无功补偿解决方案，但是它并非是最佳的解决方案。3MCR-SVC动态无功补偿装置MCR-SVC工作原理：磁控式可控电抗器是基于偏磁可调原理，即通过改变可控硅的触发角来改变直流励磁的大小，进而改变铁心的饱和度，达到平滑调节无功的0的。具体讲，当牵引臂上有电力机车运行吋，固定电容器发出容性无功，可控电抗器出力较小，自动调节感性无功使系统维

8、持在较高的功率因数。当牵引臂上无电力机车吋，为避免电容器向系统倒送无功，可控电抗器将根据设置无功的大小，迅速调节感性无功出力，吸收电容器的容性无功，即由可控电抗器产生的感性无功与固定电容器产生的过补容性无功相平衡抵消，使功率因数始终保持在规定值，从