城市轨道交通供电系统无功补偿方式

靳晶

摘要：牵引供电系统能够为轨道交通列车提供必要的运行动力，所以必须保证供电系统的可靠性和安全性。其中，无功补偿方式在供电网络中具有重要作用，可以降低功率损耗，提高供电质量，确保机车稳定运行。基于此，本文将重点分析城市轨道交通供电系统无功补偿方式。

关键词：城市轨道交通 供电系统 无功补偿

城市轨道交通的供电系统会产生感性无功和容性无功，其中感性无功是大负荷时的主要表现形式，机车运行时段的牵引负荷和照明负荷有很大差异。在电缆无功效应的影响下，大量的容性无功将被送回电力系统，严重浪费电力资源。因此，根据城市轨道交通建设规模，制定切实可行的无功补偿方案极为重要。

一、城市轨道交通无功补偿的必要性

在城市轨道交通建设过程中，需要铺设大量的电缆，以形成强大的供电系统。但是电缆的充电无功功率非常大，而且机车停运后，会较少牵引负荷，随之会增加无功功率。随着城市化进程的不断推进，我国目前对轨道交通电消耗有了明确规定，如果在轨道交通的非高峰期间发生无功倒送，将在一定程度上被罚款。城市轨道交通日常运作对电力的需求非常高，如果功率因数可以控制在 0.95至 1.0之间，就可以降低运行成本[1]。因此，有必要深入分析无功补偿方式，将无功补偿装置设置在线路主变电站位置，以有效地对功率因数进行控制。

二、城市轨道交通供电系统组成

集中供电是轨道交通供电系统主要供电方式，每个主变电站配备两台 110/35kV主变压器，分别通过两条专用线路向主变压器供电[2]。电压通过转换后变为 35kV，通过配套的电缆将电力供给各地车站的变电站。针对 DC750/1500V牵引供电系统而言，经牵引变电所牵引整流机组降压整流后，可输出合适的直流电流。此外，照明供电系统的运行要求采用 380/220V交流电压，由降压变电站和变压器处理，提供 0.4kV低压电给配电系统，以满足各轨道交通车站用电需求。

三、无功补偿主要方式

（一）电抗器。电容器输入系统的无功主要是无功电流，无功设备所需的无功可从电容器获得，不需要从变压器获得，以实现节能。电抗器的无功补偿方式包括：第一，防涌流，阻尼电抗器是最典型的体现 第二，将谐振点调整至 133HZ，能够有 14%的电抗器，将谐振点调整至 189HZ，能够有 7%的电抗器，将谐振点调整至 204HZ，能够有 6%的电抗器 第三，将谐振点调至无缘滤波器的谐波附近，与电容串联反应，形成低阻抗回路，具有吸收谐波功能[3]。电容器补偿主要采用滤波和调谐的补偿功能，但是无功补偿方案效果不理想。容易出现过补偿或补偿不足情况，影响供电系统的正常运行。

（二）SVC装置。在国外 SVC装置无功补偿方法相对成熟，主要是将无功负荷接入点，可以滤除高次谐波，抑制无功负荷的冲击，使 PCC点电压与三相状态更加稳定[4]。 SVC装置有多种类型，其中 TCT是电抗器和耦合变压器的组合，相当于可调电抗器装置。TCT装置由晶闸管阀、控制器、高阻抗变压器组成，变压器的低压侧与管阀相连，改变导通角，使得无功功率随之改变，变压器电流也会发生变化，有效控制感应无功。晶闸管阀类似于副边短路，能够输出感应无功功率，有效地发挥可控电抗功能。TCT装置的优点较为明显，包括响应速度快、结构简单、可靠性高、磁路无饱和性，只需 10ms完成半波采样，降低了操作人员的工作难度，而且避免了风机部件和磁滞伸缩的干扰。

（三）SVG装置。与其他设备相比，SVG装置具有更明显的无功补偿功能，供电系统不会产生过多的谐波，更有利于城市轨道交通供电系统的稳定运行。 SVG装置主要由电压源变换器实现无功补偿和能量转换，SVG装置在电力系统不稳定时，能够提供稳定的电压支持，提高输电系统的可靠性。同时，SVG装置能够使]态过电压持续下降，抑制系统的次同步振荡和低频振荡，有效滤除系统中的电流谐波，解决电流和电压之间的不平衡。

四、结束语

综上所述，为了选择最佳的无功补偿方式，技术人员仔细分析负荷曲线、负荷类型等，进而制定有效的轨道交通供电系统无功补偿方式。目前，SVG是较为先进的补偿方式，具有响应速度快、无谐波等优点，有效滤除系统中的电流谐波，可以提高轨道交通供电系统的稳定性，但仍让需要进一步研究，最大限度地将 SVG补偿性能发挥，从而促进城市轨道交通的发展。

参考文献：

[1]周娟.城市轨道交通供电系统无功补偿方式的探究[J].江西电力职业技术学：学报，2020，33（5）：4-5.

[2]林涛，陈益龙，苏毅.解析城市轨道交通供电系统的无功补偿要点[J].智能城市，2019，5（21）：131-132.

[3]郑勇峰.浅谈动态无功补偿（SVG）设计在城市轨道交通供电系统中的应用 [J].科技创新与应用 ，2018，（3）：128-129.

[4]秦大伟，刘亚欣.城市軌道交通供电系统无功补偿方案探讨 [J].机电信息，2019，（29）：81，83.

（作者单位 ：苏州市轨道交通集团有限公司运营一分公司 ）