無功補償調(diào)壓在電纜貫通線調(diào)壓中的應(yīng)用(共5頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上無功補償調(diào)壓在電纜貫通線調(diào)壓中的應(yīng)用a摘要：在鐵路電氣化建設(shè)的進程中，電力電纜逐漸應(yīng)用于鐵路貫通線中，與傳統(tǒng)的架空線相比較，電力電纜受外界的影響更小、更加安全可靠。但是隨著鐵路建設(shè)的不斷開展，造成電力電纜分布電容增大，導(dǎo)致鐵路供電系統(tǒng)的容性無功功率過剩，致使貫通線的電壓升高，影響鐵路供電系統(tǒng)和鐵路運行的安全性。無功補償調(diào)壓是一種有效的調(diào)節(jié)鐵路貫通線電壓的方式，通過增加系統(tǒng)的感性無功功率對過剩的容性無功功率進行補償，從而將系統(tǒng)的電壓控制在允許的范圍，保證系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定。本文簡要分析電力電纜在鐵路貫通線中應(yīng)用的情況，分析鐵路貫通線常用的調(diào)壓技術(shù)，重點分析無功補償調(diào)壓的應(yīng)用

2、，以期為鐵路貫通線調(diào)壓工作提供參考。關(guān)鍵詞：無功補償；調(diào)壓技術(shù)；電纜貫通線；應(yīng)用作為高速鐵路列車電能主要來源的電力貫通線，不僅為列車、沿線的信號設(shè)備、控制設(shè)備和其他的鐵路電氣設(shè)備提供電能，而且為電氣化鐵路中重要的通信設(shè)備提供電源，因此貫通線電壓的是否符合要求是保證高速鐵路正常運行的關(guān)鍵。電力電纜不受外界環(huán)境的影響，能夠有效的傳輸電能，可靠性能高，已經(jīng)逐漸應(yīng)用于鐵路電力系統(tǒng)中。但是電纜貫通線的應(yīng)用使系統(tǒng)電容電流增大，導(dǎo)致系統(tǒng)的容性無功功率過剩，系統(tǒng)的電壓升高，嚴重影響了供電系統(tǒng)的可靠性。本文通過研究無功補償對容性無功功率過剩導(dǎo)致的電壓升高進行調(diào)壓，以期提高高速鐵路供電系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)高速鐵路安

3、全、可靠地運行，促進我國高速鐵路的快速發(fā)展。一、鐵路貫通線應(yīng)用電力電纜的電容效應(yīng)問題在高速鐵路的供配電過程中，通常需要設(shè)置2條貫通線組成鐵路電力供配電系統(tǒng)的綜合貫通線，其中一條貫通線負責通信信號的傳遞，另一條則主要負責沿線電力的供應(yīng)。電力電纜在空載的過程中，由于系統(tǒng)的容性阻抗遠遠超出感性阻抗，導(dǎo)致電纜中容性電流的增加，容性電流流經(jīng)感性阻抗時會造成感性阻抗的電壓下降，從而提高了容性阻抗的電壓，出現(xiàn)空載的時候電力電纜的線路電壓高于電源的電壓，即出現(xiàn)空載線路的電容效應(yīng)。圖1為電力電纜貫通線的等效電路圖，圖1 電力電纜貫通線的等效電路從等效電路圖可知： （1）以為參考方向，作出上式的向量圖，如圖2，圖

4、2 電力電纜等效電路的向量圖從向量圖中可以看出，當電力電纜貫通線空載時，線路末端的電壓值發(fā)生變化，使其大于線路首端的電壓值，即電纜貫通線的線路電壓高于電源電壓。由于貫通線路電壓高出電源電壓，線路中的容性無功功率的增加，導(dǎo)致電纜貫通線輸送電能的效率下降，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性受到影響，造成高速鐵路供配電系統(tǒng)故障率提高，影響高速鐵路列車的運行安全，因此急需相應(yīng)的措施解決容性無功功率過剩，進而調(diào)節(jié)電纜貫通線電壓。二、電纜貫通線調(diào)壓中無功補償調(diào)壓的方法無功功率是電氣設(shè)備使用中常見的物理量，無功功率的存在是電氣設(shè)備周圍產(chǎn)生磁場的主要原因。同時，無功功率是電力系統(tǒng)的電壓重要組成部分，為其提供有力的支撐，是造

5、成電源與負荷之間電壓降落的主要原因，決定著電力系統(tǒng)的電壓高低，因此要對電力系統(tǒng)的電壓進行調(diào)節(jié)就必須采取措施保證體統(tǒng)內(nèi)部無功功率的平衡。（一）無功平衡與電壓的關(guān)系在一個完整的電力系統(tǒng)中，異步電動機是系統(tǒng)中主要的感性負載。通常情況下電力系統(tǒng)中的無功功率平衡時，電源的無功特性曲線會與負荷電壓的無功特性曲線相交，形成一個平衡的電壓點，如果線路出現(xiàn)空載的現(xiàn)象，系統(tǒng)負荷電壓無功功率下降，為了達到無功功率平衡，會形成一個新的無功功率平衡電壓點，而此平衡點電壓較前者低。線路空載造成系統(tǒng)的容性無功功率過剩，而系統(tǒng)內(nèi)的感性無功功率較低，無法達到無功功率的平衡，因此只有將電壓升高來達到無功功率的平衡。當系統(tǒng)中的無功

6、補償裝置配備充足的話，線路空載時會使系統(tǒng)的電源無功功率曲線下降，與負荷電壓無功功率曲線形成新的平衡電壓點，而此電壓點與初平衡點相近，使平衡電壓接近電氣設(shè)備的工作電壓，當系統(tǒng)內(nèi)的補償裝置設(shè)置合理時，就會使系統(tǒng)的電源無功功率與負荷無功功率相平衡，且電壓水平向當。如圖3所示圖3 無功功率與電壓的關(guān)系（二）無功補償調(diào)壓常用的裝置并聯(lián)電抗器，是通過自身的感性阻抗增加系統(tǒng)的感性無功功率，與電容電流過大引起的容性阻抗相抵消的補償裝置，在鐵路供配電系統(tǒng)中應(yīng)用較多。靜止無功補償器（SVC），是一種能夠根據(jù)系統(tǒng)發(fā)生變化的無功功率吸收或發(fā)生裝置，屬于動態(tài)的無功功率補償。靜止無功發(fā)生器（SVG），是一種并聯(lián)在系統(tǒng)上，

7、進行無功功率吸收和發(fā)生的進行無功功率補償?shù)?。其中并?lián)電抗器由于結(jié)構(gòu)簡單、造作方便等特點，廣泛應(yīng)用于電纜貫通線中，但是并聯(lián)電抗器的容量是一般是固定的，不可進行調(diào)節(jié)。與SVC相比較，SVG具有響應(yīng)時間短、諧波特性好、補償效果好等優(yōu)點，SVC在使用的過程中會產(chǎn)生諧波，在使用的過程中需要配合濾波器，SVG則屬于電流源型的，在使用中會產(chǎn)生可抵消負載電流諧波的成分，同時其輸出容量和母線電壓呈線性關(guān)系，可有效的進行無功功率的補償，保證系統(tǒng)無功功率的平衡。三、27.5kv接觸網(wǎng)無功補償調(diào)壓高速鐵路中的接觸網(wǎng)也采用電力電纜進行高速鐵路列車電力能源的供應(yīng)，因此在空載或者發(fā)生故障時也會出現(xiàn)電容電流增大，導(dǎo)致系統(tǒng)的容

8、性無功功率過剩，系統(tǒng)的電壓升高，因此也需要采取無功功率補償對電纜貫通線接觸網(wǎng)進行電壓調(diào)節(jié)。（一）無功補償容量的確定對于采用單芯的接觸網(wǎng)電纜，對電纜電容電流的補償要以電纜發(fā)生單相接地時為依據(jù)，接觸網(wǎng)線路中電容電流的情況如圖4，圖4 接觸網(wǎng)電纜單相接地電容電流分布通過分析分布圖，我們可知： （2） （3） （4） （5）其中，為接觸網(wǎng)發(fā)生單相接地時的非故障點相對于地的電容電流值；為接觸網(wǎng)發(fā)生單相接地時非故障相始端的電容電流值；為單相接地點的電容電流值；單相接地時故障相的始端電容電流值。與之間的夾角為30，且其兩向量之和為。當將并聯(lián)電抗器接入高速鐵路接觸網(wǎng)電纜線路中時，接觸網(wǎng)線路的電容電流為： （6

9、）則電纜的無功補償容量為： （7）兩式中，為接觸網(wǎng)電纜電容電流，表示接地相的相電壓，l為接觸網(wǎng)電纜的長度，為接觸網(wǎng)接地相的線電壓。（二）補償位置的確定并聯(lián)電抗器在接觸網(wǎng)電纜中補償位置的不同，對電壓的調(diào)節(jié)作用不同，其主要的補償位置有首端位置、中間位置、末端位置三種方式。其中當并聯(lián)電抗器選擇在首端位置進行補償時，接觸網(wǎng)電纜末端的電壓是電壓調(diào)節(jié)的最大值，若將并聯(lián)電抗器沿著接觸網(wǎng)電纜向末端移動，其電壓調(diào)節(jié)的最大電壓開始出現(xiàn)在電纜的首端，當將并聯(lián)電抗器徹底的移動到接觸網(wǎng)電纜的末端時，能夠很好的對末端的電壓進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的效果也較好。但是，補償位置設(shè)置在接觸網(wǎng)電纜的末端時，會造成末端產(chǎn)生過多的無功功率，雖

10、使系統(tǒng)中的無功功率相平衡，但影響了無功功率的分布。因此在選擇補償位置時應(yīng)該根據(jù)接觸網(wǎng)線路的實際情況，科學的選擇補償?shù)奈恢?。（三）補償方式的選擇高速鐵路電力系統(tǒng)中常用的無功功率補償方式主要有集中補償、分散補償和就地補償。高速鐵路電纜貫通線距離都較長，而且沿線負荷點較多，因此不適宜進行就地補償?shù)姆绞健Ｄ壳拔覈毡椴捎玫难a償方式是在接觸網(wǎng)電纜貫通線沿線設(shè)置分散補償和變電站、配電所電氣設(shè)備集中補償進行結(jié)合的方式。由于采用這種補償?shù)姆绞?，使得電抗器能夠在電纜貫通線中負荷變化時及時的投入或者切除電抗器，實現(xiàn)對電纜貫通線無功功率的補償。高速鐵路采用電纜貫通線雖然提高了系統(tǒng)的安全性，但電纜貫通線的維護難度大，在運行的過程中，容易導(dǎo)致線路無功功率過剩，引起末端電壓的升高，因此有效的無功功率補償措施，可有效的平衡系統(tǒng)的無功功率，控制電纜末端的電壓大小，提高供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)電壓的可靠性，使符合列車的要求，實現(xiàn)高速列車安全的運行。參考文獻：1李國. 高速鐵路10kV全電纜電力貫通線的調(diào)壓技術(shù)研究D.北京交通大學,2014.2徐根厚. 鐵路電纜貫通線繼電保護方案研究D.西南交通大學,2010.3楊林立. 高速鐵路電纜貫通線電壓分布與補償研究D.西南交通大學,2