淺談沈陽地鐵低壓系統無功補償

佟曉冬，回嘉冀

(1.沈陽電氣傳動研究所(有限公司)，遼寧　沈陽　110141； 2.沈陽地鐵集團有限公司，遼寧　沈陽　110042)

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淺談沈陽地鐵低壓系統無功補償

佟曉冬1，回嘉冀2

(1.沈陽電氣傳動研究所(有限公司)，遼寧沈陽110141； 2.沈陽地鐵集團有限公司，遼寧沈陽110042)

地鐵設計及供配電系統設計均規定在降壓變電所低壓側采用并聯電容器進行無功補償至功率因數0.9以上。但地鐵系統在運行中，一般都不需要進行無功補償。事實證明，在地鐵低壓配電系統中，無需采用電容補償已滿足供電系統對功率因數的要求。因為地鐵無論是中壓系統還是低壓系統，是由大量電纜構成的，電纜產生的電容電流以完全可以補償系統產生的電感性電流。下面說明一下過補償的根源、危害及沈陽地鐵的無功補償。

低壓系統，無功補償；地鐵

1　降壓變電所主接線

地下鐵道除了直流牽引負荷外，其他所有交流低壓負荷都由供配電系統供電。供電配電系統由兩部分組成：降壓變電所和動力照明系統。供配電系統中壓電源側可以和牽引供電系統電壓不一致，采用獨立網絡，但現在一般都采用一致的電源。

供配電系統中，降壓變電所中壓主接線有3種形式：

(1)單母線分段，設分段開關，地鐵中壓側主要采用該形式。

(2)單母線分段，不設分段開關。

(3)在車站輔助變電所，不設母線，配兩臺動力變壓器前只設隔離開關，制作隔離電源用。

低壓母線為單母線分段運行方式，設分段開關，平時分段運行。當一臺動力變壓器退出運行時，可自動或手動投入開關，由另一臺變壓器提供全部一、二級負荷用電，見圖1。

進線開關、分段開關之間應實現互鎖，保證在任何情況下三臺開關不同時處于合閘狀態(母線故障時不允許分段開關自動投入)。當任一進線電源故障導致開關跳閘或其中一臺變壓器檢修時，另一臺變壓器只能提供全部一、二級負荷用電而切除三級負荷。因此，設置三級負荷總開關，將三級負荷均置于該進線開關下級。

低壓220V/380V配電采用TN-S系統，以放射性供電為主，以樹干式為輔，末端小負荷采用鏈式供電。

圖1　降壓變電所低壓側主接線

沈陽地鐵降壓變電所中壓側主接線采用單母線分段，設分段開關，跟隨所因遠離降壓變電所，在動力變壓器前增加相應的提升柜即隔離開關。

沈陽地鐵動力變現是輕載運行，動力變容量裕量較大，為方便施工與運營，在一臺動力退出運行后，三級負荷可以根據實際需要從OCC控制投入運行。

2　低壓系統無功補償

2.1產生過補償的根源

制定無功功率補償方案時，應該綜合考慮中壓網絡電纜電容、牽引負荷、三相不平衡等潛在因素，不能簡單地對待0.4kV母線電容集中補償方式，即補償后功率因數如按不小于0.9，否則變壓器空載運行時或者負荷較輕時容易出現過補償現象。

直流牽引供電系統采用了等效24脈波整流器，直流牽引供電系統的功率因數達到了0.95以上。牽引用電負荷對配電線路功率因數有很大的提升作用，相對于車站動力照明用電負荷而言，牽引供電負荷所占比重越大，其影響就越明顯。

中壓網絡對于放射式、單環網和雙環網結構形式正常運行情況而言，其電纜電容對外電源連接點處的功率因數影響較大。為避免供電系統出現容性特征，應簡化中壓網絡結構，減少系統電纜數量，適當增大電纜敷設的間距，這樣可以減少中壓網絡的電纜分布電容，減少向供電系統返送無功負荷。

城軌交通工程中大量使用了單相負荷，照明、空調風機盤管等由于負荷變化的隨機性大，容易造成三相負載的嚴重不平衡。由于調節補償無功功率的采樣信號取自三相中的任意一相，造成未檢測的兩相要么過補償，要么欠補償。

2.2過補償的危害

當前，城軌交通工程供電系統一方面需要考慮低壓無功電容補償，另一方面，在電源端又存在無功過補償的問題。國內某些線路在運營或建設初期系統調試過程中，城市電網的公共供電點出現了無功功率過補償現象。國內某城市地鐵在主變電所設置了電抗器，通過電抗器抵消無功電容，但該電抗器的發熱量比較大，且解決無功電容的效果不是很好。

所以，采取必要的補償措施時，不能產生過補償。

過補償的危害往往比欠補償更嚴重。補償容量過大，在變壓器空載運行時或者負荷較輕時，會造成過補償，使功率因數角超前、無功功率向電力系統倒送，將抬升上級配電變壓器出口電壓，增加有功功率損耗，增加諧波震蕩的發生幾率以致造成電網傷害。

2.3沈陽地鐵無功補償

沈陽地鐵一、二號線采用并聯電容無功補償裝置，因功率因數以滿足要求，運行至今不必投入并聯電容補無功償裝置就能滿足功率因數的要求。沈陽地鐵在沒有投入并聯補無功償裝置的情況下，已經是向系統反送無功。

因此在沈陽地鐵二號線延長線中，沈陽地鐵在低壓側設置有源濾波裝置。因低壓設備采用電子變頻設備多，產生大量諧波，因此需要在低壓側設置有源濾波裝置，可以起兩個作用：一是濾波;二是根據系統運行需要自動進行無功補償。

Talking about the Reactive Compensation of the Low Voltage System of Shenyang Underground

TONGXiao-dong1,HUIJia-ji2

(1.Shenyang Electrical Driving Research Institute,Shenyang 110141,China; 2.Shenyang Underground Group Co.,Ltd.,Shenyang 110042,China)

The underground design and power supply and distribution system design are specified the low voltage sides in the voltage dropping substation to adopt shunt capactors to carry aut reactive componsation to power facter 0.9 above.But in the underground system operation ,reactive compensation is not needed.The fact shows that in the underground low voltage distribution system,no capactor compensation can meet the requirencent for power supply system power factor.No matter how medium voltage system and low voltage system,they are consisted of a lot of cables.The capacitance current roduced by cables can make up inductive current produced by the system.The next we talk about compensation origin and harm and the reactive compensation shenyang underground.

low voltage system;reactive compensation;underground

1004-289X(2016)02-0102-02

TM72

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2016-02-18