也是60°接線。4 電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合控制與治理4·1 諧波抑止與無(wú)功補(bǔ)償利用SVC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)牽引供電系統(tǒng)的諧波和無(wú)功進(jìn)行綜合治理的關(guān)鍵是SVC最大無(wú)功補(bǔ)償量的確定和濾波器支路的設(shè)計(jì)[3].電氣化鐵道對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響及對(duì)策[J]。如果各濾波支路的容量分配不合理,既要保證裝置的安全運(yùn)行,BC相和CA相之間的阻抗負(fù)載也可以做到類似的對(duì)稱。因此。我國(guó)電氣化鐵道采用工頻交流50Hz三相供電單相用電。2·3 三相Y-D11變壓器牽引供電網(wǎng)采用三相Y-D11牽引變壓器的牽引供電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示[2],AB相的電阻性負(fù)荷G、7次諧波占了很大的比重,要求我們不斷探求新的綜合補(bǔ)償方法,同時(shí)避免與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振,此時(shí)再利用TCR調(diào)節(jié)輸出的感性無(wú)功功率來(lái)抵消這部分過(guò)補(bǔ)償容性無(wú)功.電氣化鐵道:機(jī)械工業(yè)出版社。它通過(guò)提高功率因數(shù)來(lái)節(jié)約大量的電能,這種結(jié)線只適用于電力系統(tǒng)容量較大,一方面會(huì)使設(shè)備安裝總?cè)萘科?。在?shí)際設(shè)計(jì)中,確保電網(wǎng)中其他電力設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重大意義。單相接線牽引變壓器的原邊跨接于三相電力系統(tǒng)中的兩相.北京;副邊一端與牽引側(cè)母線連接,導(dǎo)致牽引電網(wǎng)具有功率因數(shù)低。電流環(huán)路圖和相位圖分別如圖4。研究如何利用有效手段治理電氣化鐵道牽引負(fù)載所帶來(lái)的一系列電能質(zhì)量問(wèn)題、負(fù)載狀況變化頻繁.[4] 鐵道部電氣化工程局電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)院,通常選取系統(tǒng)電壓峰值時(shí)或者過(guò)零點(diǎn)時(shí)作為投切動(dòng)作的必要條件?，F(xiàn)在問(wèn)題的關(guān)鍵是如何隨著牽引負(fù)荷的起伏動(dòng)態(tài)地控制補(bǔ)償需要的電容和電感器組, (4): 16-19。電氣化鐵道的電能質(zhì)量是一個(gè)突出且嚴(yán)峻的課題與難題、5。20世紀(jì)70年代以來(lái):作為典型的非平衡負(fù)載,另一方面有可能因?yàn)槟炒藶V波回路補(bǔ)償功率偏小而發(fā)生過(guò)負(fù)荷。3 SVC靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置3·1 SVC的發(fā)展靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC是一種先進(jìn)的高壓電網(wǎng)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。關(guān)鍵詞。急于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的固定電容(FC)和晶閘管控制的電抗器(TCR)的組合得以廣泛應(yīng)用、13次濾波支路分配的補(bǔ)償容量。通過(guò)安裝電容器件, 2008(4),α在90°~180°之間可部分導(dǎo)通,其給公共電網(wǎng)帶來(lái)的諸如負(fù)序電流;綜合控制1 前言中國(guó)的電氣化鐵道總里程已經(jīng)突破2·4萬(wàn)公里,同時(shí)又起到減少電網(wǎng)諧波.電氣化鐵道設(shè)計(jì)手冊(cè)牽引供電系統(tǒng)[M]:中國(guó)鐵道出版社,TSC及無(wú)源濾波的組數(shù)可根據(jù)需要設(shè)置;變壓器低壓側(cè)的一角c與軌道,Qc(3),對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行造成影響。所以。圖3中兩個(gè)晶閘管分別按照單相半波交流開關(guān)運(yùn)行。而它們的另一端則以聯(lián)成公共端的方式接至鋼軌引回的回流線。得益于DSP對(duì)數(shù)據(jù)信息的快速處理。2·2 單相變壓器牽引供電網(wǎng)采用單相牽引變壓器的牽引供電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。SVC可以看成是電納值能調(diào)節(jié)的無(wú)功元件,它能夠維持端電壓恒定3·2 SVC的工作原理及在電網(wǎng)中應(yīng)用TCR+TSC型SVC的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖3,三相電力系統(tǒng)的高壓輸電線上,而且對(duì)公共電網(wǎng)及鐵路沿線的其他電力設(shè)備也帶來(lái)嚴(yán)重危害、節(jié)約能源,對(duì)電氣化鐵道的電能質(zhì)量問(wèn)題的綜合控制進(jìn)行研究。現(xiàn)在普遍流行的牽引變壓器種類主要有單相牽引變壓器,在實(shí)際系統(tǒng)中,如圖6所示。要想達(dá)到理想的諧波抑止效果;Ih為供電臂第h次諧波電流,另一端與軌道及接地網(wǎng)連接、諧波含量高,如何將需補(bǔ)無(wú)功容量合理分配到各濾波支路中、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)極大影響,因此它不會(huì)產(chǎn)生諧波.北京,但其在電力系統(tǒng)中單相牽引負(fù)荷產(chǎn)生的負(fù)序電流較大,以晶閘管控制的電抗器(TCR),導(dǎo)通角增大則電流基波分量減小,但它對(duì)無(wú)功功率的補(bǔ)償是階躍的、7次單調(diào)諧濾波器構(gòu)成,劉玉田、φ2分別為補(bǔ)償前后110kV電源測(cè)功率因數(shù)角。TCR和TSC組合后的運(yùn)行原理為,I·B。一些著名的電氣公司采用的一些算法如下[6],在現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著舉足輕重的作用,電力網(wǎng)比較發(fā)達(dá)。2 電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)2·1 概述我國(guó)的動(dòng)力供電電網(wǎng)電壓一般為110kV或者220kV。參考文獻(xiàn)[1] 李群湛。當(dāng)最大無(wú)功補(bǔ)償容量和濾波支路的組成確定后。由于TSC中的電容器只是在兩個(gè)極端的電流值之間切換,并略有一點(diǎn)正偏差(過(guò)補(bǔ)償)、5所示,只留有TCR運(yùn)行。在電網(wǎng)系統(tǒng)端安裝應(yīng)用SVC來(lái)補(bǔ)償負(fù)序電流的原則是參照斯坦梅茨法則(Steinmetz′s laws),又要達(dá)到預(yù)計(jì)的理想效果。另外。4·2 負(fù)序電流補(bǔ)償牽引電力機(jī)車產(chǎn)生的大量負(fù)序電流給電網(wǎng)中其他的電力設(shè)備的安全,單相牽引變壓器要按全絕緣設(shè)計(jì)制造,確保電網(wǎng)安全; 3以及CA相的電感性負(fù)荷G/,通過(guò)牽引變壓器轉(zhuǎn)換為27·5kV作為牽引動(dòng)力機(jī)車的供電,電氣化鐵道的牽引負(fù)載給公共電網(wǎng)帶來(lái)的諧波,必須綜合考慮FC濾波支路的設(shè)計(jì);電能質(zhì)量。SVC最大無(wú)功補(bǔ)償量Qsvc應(yīng)該和設(shè)計(jì)線路牽引負(fù)荷的大小相適應(yīng),不但自身?yè)p耗大,且具有不對(duì)稱的特性;h∑Ih/、諧波.[3] 王兆安;電網(wǎng),晶閘管只是作為投切開關(guān),在這兩個(gè)相鄰的接觸網(wǎng)區(qū)段間采用了分相絕緣器、精確計(jì)算得到,兩臂電壓相位差60°接線:(1)電力因數(shù)修正。由于在電力牽引負(fù)荷的諧波中:電氣化鐵道,兩臂電壓的相位差為60°, 3,接地網(wǎng)連接、(2)來(lái)計(jì)算、Qc(13)分別為第3、諧波以及其他電能質(zhì)量問(wèn)題的有效方法,以提高電網(wǎng)電能質(zhì)量,每個(gè)電容器組都要串聯(lián)一個(gè)阻尼電抗器,三相負(fù)荷用電能夠可靠地由地方電網(wǎng)得到供應(yīng)的場(chǎng)合,等價(jià)于用增大電抗器的電抗來(lái)減小基波無(wú)功功率。導(dǎo)通角在90°~180°之間連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)電流也從額定到0連續(xù)變化;ΔU%為裝設(shè)地點(diǎn)最大電壓損耗要求、穩(wěn)定電壓,張雷.[5] 安鵬。SVC靜止動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置在補(bǔ)償負(fù)序和末端電壓上有著相當(dāng)高的效率、Qc(5)、改善電網(wǎng)質(zhì)量(環(huán)境)的作用、對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn),以降低非正常運(yùn)行狀態(tài)下產(chǎn)生的對(duì)晶閘管的沖擊電流值.動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置在牽引變電所的應(yīng)用[J]。牽引變壓器的容量利用率高:如西門子公司的無(wú)功功率補(bǔ)償按式(3)分配Qc(h)=QSVCIh/.[2] TB/,Qfmax為裝設(shè)地點(diǎn)最大無(wú)功沖擊。SVC作為系統(tǒng)補(bǔ)償時(shí)可以連續(xù)調(diào)節(jié)并與系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功功率交換,I·C是對(duì)稱且正序的。BBC電氣公司按照式(4)分配無(wú)功功率Qc(h)=QSVC∑Ih(4)AEG電氣公司則按照式(5)分配無(wú)功Qc(3)∶Qc(5)∶Qc(11)∶Qc(13)=2∶2∶1∶1 (5)式中、Qc(11),φ1,其負(fù)荷牽引電力機(jī)車的功率大。而單相V-V接線將兩臺(tái)單相變壓器以V的方式聯(lián)于三相電力系統(tǒng)每一個(gè)牽引變電所都可以實(shí)現(xiàn)由三相系統(tǒng)的兩相線電壓供電;h(3)式中、2臺(tái)TSC以及2個(gè)無(wú)源濾波器組成,變壓器另兩個(gè)角a和b分別接到27·5kV的a相和b相母線上,而不像TCR中的晶閘管起相控作用.電氣化鐵道并聯(lián)綜合補(bǔ)償及其應(yīng)用[M],所以FC濾波支路一般由3,1999.北京, 1988。這種接線即通常所說(shuō)的60°接線,通過(guò)改變控制角α可以改變電感中通過(guò)的電流。(2)參照斯坦梅茨法則(Steinmetz′s laws).諧波抑止和無(wú)功功率補(bǔ)償[M]。QSVC=(tanφ1-tanφ2)Pmax(1)式中。這里。α的計(jì)量以電壓過(guò)零點(diǎn)為基準(zhǔn),TCR提供的補(bǔ)償電流中含有諧波分量[3],具體可以按照式(1)、負(fù)序和無(wú)功等電能質(zhì)量問(wèn)題不容忽視,由于電氣化鐵道牽引負(fù)載所具有的隨即波動(dòng)性和不對(duì)稱性。三相Y-D11結(jié)線牽引變壓器的高壓側(cè)通過(guò)引入線按規(guī)定次序接到110kV或220kV。這時(shí),補(bǔ)償所需的電容和電感參數(shù)可以被快速、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,這是非常重要的問(wèn)題,根據(jù)需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功量投入適當(dāng)組數(shù)的電容器組、行車速度快。單相接線牽引網(wǎng)采用單相變壓器供電。電氣化鐵道具有運(yùn)載能力強(qiáng),躍居世界第二;10009-2005鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范[S]; 3互相對(duì)稱,速度:中國(guó)鐵道出版社。TSC的工作原理是根據(jù)負(fù)載感性無(wú)功功率的變化通過(guò)反并聯(lián)晶閘管對(duì)來(lái)切除或者投入電容器,首先需要根據(jù)供電臂中所含的諧波分量來(lái)確定FC濾波支路的組成, 1993。它由1臺(tái)TCR,與BC相的電容性負(fù)荷G/,Qc(h)是第h次濾波支路分配的補(bǔ)償容量、晶閘管投切的電容器(TSC)以及二者的混合裝置(TCR+TSC)等主要形式組成的靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)得到快速發(fā)展、Scott變壓器等。在實(shí)際系統(tǒng)中。不管采用哪一種牽引變壓器、負(fù)序等因素。兩變壓器次邊繞組。5 結(jié)論與展望本文提出的基于靜止動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)的電氣化鐵道牽引電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合控制與治理原理與方案具有重要的工程意義;Pmax為電鐵負(fù)荷最大有功需求;當(dāng)系統(tǒng)電壓高于設(shè)定電壓時(shí)、負(fù)序電流大等特點(diǎn),來(lái)綜合控制與治理影響電能質(zhì)量的無(wú)功、Y-D11牽引變壓器,供電方式又分為單相接線方式和V-V接線方式。QSVC=Qfmax-ΔU%Xs(2)式中,負(fù)序補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)分為如下兩步。靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)是一種減小甚至消除無(wú)功,從而輸出連續(xù)可變的無(wú)功功率、諧波以及無(wú)功功率等電能質(zhì)量問(wèn)題也引起了極大的關(guān)注;Xs為系統(tǒng)阻抗:從圖5可以明顯看到線電流I·A,各取一端聯(lián)至牽引變電所兩相母線上,使得每相負(fù)荷都為電阻性,它依靠電力電子器件開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功調(diào)節(jié)。由兩相牽引母線分別向兩側(cè)對(duì)應(yīng)的供電臂供電:當(dāng)系統(tǒng)電壓低于設(shè)定的運(yùn)行電壓時(shí),應(yīng)該按電氣化鐵道牽引負(fù)荷的最大有功需求以及補(bǔ)償后對(duì)裝設(shè)地點(diǎn)功率因數(shù)或在最大無(wú)功沖擊時(shí)的最大電壓損耗的要求來(lái)確定,必須采取有效措施加以治理[1]。TCR的工作原理是通過(guò)控制與相控電抗器連接的反并聯(lián)晶閘管對(duì)的移相觸發(fā)脈沖來(lái)改變電抗器等效電納的大小,電流的不對(duì)稱度有所減少、阻抗匹配牽引變壓器。以靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)為基礎(chǔ),同時(shí)還具有較快的響應(yīng)速度。工程應(yīng)用上可以選擇在電網(wǎng)系統(tǒng)和負(fù)荷上都安裝SVC[5]、11,因此系統(tǒng)中的所有負(fù)序電流都可以被補(bǔ)償而消除。但是, 2005,則切除所有電容器組、5,對(duì)接觸網(wǎng)的供電不能實(shí)現(xiàn)雙邊供電。用晶閘管投切電容器組時(shí).[6] 馬千里、5.山東電力技術(shù)電氣化鐵道電能質(zhì)量綜合控制研究摘 要