提高南昆線SVC裝置運行穩定性的措施

黎世春

（南寧鐵路局機務處，工程師，廣西 南寧 530003）

2004年11月以來，南昆線百色等5個變電所共加裝9套TCR型靜止無功補償器（簡稱SVC裝置），顯著提高了南昆線的牽引供電能力。但同時也多次發生高壓電纜終端擊穿、晶閘管大面積擊穿、真空斷路器滅弧室燒毀等故障，對運輸能力及功率因數影響很大。截至2007年1月底，南昆線SVC裝置出現的各種故障累計造成直接經濟損失達50余萬元。如因SVC裝置故障而退出運行，將直接影響南昆線百威段供電能力，間接影響南昆線運輸秩序，由此造成的間接運輸損失達數百萬元。為此，經對SVC裝置存在的缺陷進行攻關，采取有力措施，增強了SVC運行的穩定性，減少了對運輸的干擾。

1 SVC裝置工作原理

SVC裝置由光電觸發控制系統、閥控系統、主電抗器及保護元件等單元組成。設濾波器FC提供固定的容性無功功率QC，補償電抗器提供感性無功功率QTCR，C為常數，QN為系統無功功率，QV為負荷無功功率。只要能做到QN=QV-QC+QTCR=C就能實現電網功率因數等于常數，電網電壓幾乎不波動。SVC裝置通過控制TCR支路中可控硅的觸發相角，來改變流經電抗器支路的電流，從而得到不同的無功功率，實現動態補償功能。SVC裝置原理如圖1所示。

2 SVC裝置運行存在的主要問題

2.1 變電所系統諧振 南昆線田林、冊亨SVC設備在運行初期，多次出現主變、電抗器、電容等設備異響的情況，造成SVC裝置擊穿保護跳閘及其他設備損壞。經過檢測確認，在上述變電所SVC裝置滿額定補償容量投運及特定負荷作用條件下，牽引變電所呈現的阻抗與上級的系統電抗發生了系統諧振。

2.2 變電所接地網不良 該問題主要存在于田林變電所。該變電所接地網老化腐蝕嚴重，實地檢查發現，部分室外接地端子與高壓室接地點存在電壓差（最高可達67 V），對SVC控制柜的脈沖發生器及其他控制插件零電位造成沖擊，使SVC裝置因觸發脈沖受到干擾而跳閘。在跳閘過程中，又由于斷路器開斷容性電流能力不足易產生過電壓，多次造成晶閘管擊穿。

2.3 真空斷路器滅弧室重燃 研究表明，在實際投切SVC電容組過程中，真空斷路器存在開斷后重燃問題，運行中易造成事故〔1〕。而南昆線牽引變電所大量采用真空斷路器作為SVC電容器組斷路器。自2005年以來多次發生滅弧室重燃，產生的過電壓直接造成斷路器本體滅弧室燒毀、SVC裝置晶閘管擊穿等故障。真空斷路器投切電容器時產生的過電壓有2種：一是切除電容器時，真空斷路器發生重燃產生的過電壓；二是真空斷路器合閘時產生的過電壓。

第一種暫態過電壓是由于斷路器發生重燃時，電容器上的初始電壓極性與系統電壓極性相反，從而在暫態過程中可能產生3倍以上的過電壓。這種過電壓對電容器的危害最嚴重。

第二種暫態過電壓的產生主要是由于電容上的電壓不能突變，合閘時系統電壓迅速下降，產生暫態振蕩過程，最后達到穩定。這個暫態過程產生的過電壓與合閘時間有關，最高不會超過2倍的系統電壓。

南昆線真空斷路器投切電容器產生的過電壓主要是第一種情況。

2.4 SVC裝置頻繁誤跳閘 當變電所外部接觸網線路出現短路故障并自動跳閘時，所內的母線電壓瞬間波動，對控制系統同步信號及觸發脈沖造成干擾，SVC裝置控制系統自動給出“丟脈沖、丟同步”跳閘信號，造成SVC裝置頻繁出現誤跳閘。

3 采取的措施

3.1 修改控制程序 為使SVC控制器具備自動停止觸發脈沖、閉鎖TCR支路、動態改變系統參數的功能，必須修改SVC裝置控制程序，以消除系統諧振。若發生諧振，控制程序則自動停止脈沖柜觸發脈沖、關斷晶閘管退出TCR回路，從而實現動態破壞系統諧振參數來自動消除諧振。

南昆線運行經驗表明，通過FC支路減容運行也可以減少系統發生諧振的機率。在保證變電所功率因數及接觸網電壓正常水平的情況下，將部分牽引變電所SVC裝置的5次濾波電容支路退出運行。

3.2 改善變電所設備接地回流 要消除接地網不良造成的干擾，主要是減少地網回流對脈沖柜脈沖發生器的干擾。通過檢測田林變電所地網回流，找出回流不良地點，用電纜短接變電所室外設備接地點，并接入主變低壓側回流母線，以減少室內外各點接地端子之間存在的電位差，降低脈沖發生器接地端與室外各接地點的電位差，從而消除接地不良對控制系統的干擾。

對田林變電所實地檢測顯示，SVC裝置脈沖發生器的接地點（高壓室）與室外一次設備地網各接地點存在的電位差，在地網改造以前最高達67.3 V；用電纜臨時短接后平均值降低至2 V以下。2007年11月，田林變電所地網改造完成后，該值降低至0.2 V以下。

3.3 將真空斷路器更換為SF6斷路器 南昆線SVC裝置采用的真空斷路器有2種，其額定開斷電容器組電流分別為400 A和200 A。目前，6～10 kV電壓等級電容器組斷路器主要采用少油斷路器和真空斷路器，而35 kV電容器組大多采用SF6斷路器〔2〕。由于SF6斷路器比真空斷路器更適用于并聯電容裝置的投切，在切斷容性電流過程中不會產生重擊穿，對所產生的峰值過電壓具有抑制作用。因此，南昆線牽引變電所自換用了滅弧性能更好的單相27.5 kV SF6斷路器，徹底解決了真空斷路器滅弧室重燃的問題。

3.4 在SVC控制器中增加低電壓控制邏輯 在修改后的SVC控制器中添加低電壓控制邏輯，可用于嚴重低電壓的情況，例如發生短路時，閉鎖SVC〔3〕。為此，在SVC裝置保護控制程序中，增加饋線短路時的低壓控制邏輯。根據饋線斷路器故障跳閘2 s后自動重合閘的特點，若控制系統2 s內檢測到低電壓信號，則自動停止觸發脈沖、延時給出跳閘指令。若在規定延時內電壓信號恢復正常，則控制系統不發跳閘指令。

同時，對電容器組保護整定進行調整。將電容器組低壓保護的時限調整為0.3～0.5 s，也可以避免在饋線斷路器跳閘的時間內（一般為50 ms左右）出現SVC低電壓跳閘。

4 結束語

實施上述措施后，南昆線SVC裝置運行狀況明顯趨于穩定，有效解決了高壓電纜終端擊穿、晶閘管大面積擊穿等問題，為大容量供電SVC裝置的運行、檢修管理及系統設計積累了寶貴經驗，有力地保障了南昆線的正常運輸秩序。2007年南昆線因SVC裝置故障退出運行發出的運輸限車令僅為5次，比2006年全年減少9次；運行時間較2006年增加684 h（28.5 d），累計產生的間接經濟效益達570余萬元，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

〔1〕（美）Ramasamy Natarajan.電力電容器〔M〕.徐政，譯.北京:機械工業出版社，2007.

〔2〕姜齊榮，謝小榮，陳建業.電力系統并聯補償——結構、原理、控制與應用〔M〕.北京：機械工業出版社，2004.

〔3〕（加）馬思爾（Mathur R.M），（印度）瓦馬（Varma R.K）.基于晶閘管的柔性交流輸電控制裝置〔M〕.徐政，譯.北京：機械工業出版社，2005。