鐵路牽引供電功率因數的影響

本文采用SVC無功補償采用大功率晶閘管調相技術，通過對補償系統中的相控支路電流的調節，從根本上解決電氣化鐵道供電系統功率因數低的現狀。

【關鍵詞】功率因數 經營效益

1 引言

電氣化鐵路供電系偏低降低了主變容量的利用、接觸網的功率損耗增大等，提高牽引系統的功率因素對供電技術、節約能源等都有現實意義。目前采用的地補償辦法已淘汰或存在補償效果不好等問題，所以急需采取有效措施來實現提高牽引系統的功率因素。

2 功率因素對牽引供電系統的影響

2.1 功率因數偏低會降低變電所的影響

就牽引系統的功率因素是由負載決定的，變電所反映的cosφ的值基本上就是電力機車的cosφ的值，詳見表1。

2.2 功率因素偏低會造成供電臂末端的影響

供電臂末端電壓低與功率因數有密切關系，等效電路如圖1。

圖1中U為變電所輸出電壓，u為供電臂電壓降落：u=iR，R為供電臂等效電阻，u'為供電臂末端電壓，它們的關系為u'=U-iR，

當機車Z功率P不變，若cosφ↓，則i↑，u=iR↑，u'=U-u↓。當cosφ↓從0.9下降到0.6時，

，供電臂輸送的電流i增長50%，在供電臂上的電壓降也增長50%。

2.3 功率因數偏低造成線路功率損失的影響

當功率因素下降0.28時，線路上的功率損失則增長137%。現行電費辦法規定：當cosφ=0.89-0.7時，則每降低0.01增收總電費的0.5%；當cosφ=0.69-0.65時，則每降低0.01增收總電費的1%；當cosφ≤0.64時，則每降低0.01增收總電費的2%。

3 新型的供電無功補償方法

SVC無功補償采用大功率晶閘管調相技術，達到動態調節SVC裝置輸出無功的目的，滿足動態補償牽引變電所變化負荷的需要。

3.1 SVC無功補償工作原理

SVC無功補償裝置工作原理圖如圖2（a）、（b）、（c）所示，U1為電源電壓，r1及X1為牽引變壓器每相的電阻和電抗，U2為牽引變電所母線電壓，Xc為SVC電容器組的容抗，XL為電抗器的感抗，I1為牽引負荷，Ic為電容器回路容性電流。安裝無功補償裝置后，牽引變電所的功率因數則由cosφ1仍提高到cosφ2。

3.2 SVC無功補償裝置對壓損的改進

由上式可得：無功功率Q變小，限制了無功功率在電網中的傳輸，減少了線路的電壓損耗，提高了接觸網的電壓質量。

3.3 SVC無功補償裝置對線損的改善

其中，P為線路傳輸的有功功率（kW）：cosφ為功率因數；Re為每相導線的等效電阻（Ω）；UN為運行電壓（kV）。當線路有功功率P和導線電阻Re不變時，線路的功率損耗與功率因數的平方成反比。

4 結論

本文從功率因素對牽引供電系統的影響的分析，提出SVC靜態無功補償方法，為改善電系統功率因數提供了理論依據。

參考文獻

[1]鄭社掌.電氣化鐵道供變電[M].北京：中國鐵道出版社，1996（01）.

[2]焦劍揚，劉明光.牽引變電所無功補償方式綜述[J].電氣開關，2006（06）：1-4.

作者簡介

周永光（1960-），男，廣西壯族自治區扶綏縣人。大學本科學歷。工程師。研究方向為鐵路供電及電氣自動化。

作者單位

南寧鐵路局調度所供電調度室 廣西壯族自治區南寧市 530029