城市軌道交通供電系統無功補償方式

靳晶

摘要：牽引供電系統能夠為軌道交通列車提供必要的運行動力，所以必須保證供電系統的可靠性和安全性。其中，無功補償方式在供電網絡中具有重要作用，可以降低功率損耗，提高供電質量，確保機車穩定運行。基于此，本文將重點分析城市軌道交通供電系統無功補償方式。

關鍵詞：城市軌道交通 供電系統 無功補償

城市軌道交通的供電系統會產生感性無功和容性無功，其中感性無功是大負荷時的主要表現形式，機車運行時段的牽引負荷和照明負荷有很大差異。在電纜無功效應的影響下，大量的容性無功將被送回電力系統，嚴重浪費電力資源。因此，根據城市軌道交通建設規模，制定切實可行的無功補償方案極為重要。

一、城市軌道交通無功補償的必要性

在城市軌道交通建設過程中，需要鋪設大量的電纜，以形成強大的供電系統。但是電纜的充電無功功率非常大，而且機車停運后，會較少牽引負荷，隨之會增加無功功率。隨著城市化進程的不斷推進，我國目前對軌道交通電消耗有了明確規定，如果在軌道交通的非高峰期間發生無功倒送，將在一定程度上被罰款。城市軌道交通日常運作對電力的需求非常高，如果功率因數可以控制在 0.95至 1.0之間，就可以降低運行成本[1]。因此，有必要深入分析無功補償方式，將無功補償裝置設置在線路主變電站位置，以有效地對功率因數進行控制。

二、城市軌道交通供電系統組成

集中供電是軌道交通供電系統主要供電方式，每個主變電站配備兩臺 110/35kV主變壓器，分別通過兩條專用線路向主變壓器供電[2]。電壓通過轉換后變為 35kV，通過配套的電纜將電力供給各地車站的變電站。針對 DC750/1500V牽引供電系統而言，經牽引變電所牽引整流機組降壓整流后，可輸出合適的直流電流。此外，照明供電系統的運行要求采用 380/220V交流電壓，由降壓變電站和變壓器處理，提供 0.4kV低壓電給配電系統，以滿足各軌道交通車站用電需求。

三、無功補償主要方式

（一）電抗器。電容器輸入系統的無功主要是無功電流，無功設備所需的無功可從電容器獲得，不需要從變壓器獲得，以實現節能。電抗器的無功補償方式包括：第一，防涌流，阻尼電抗器是最典型的體現 第二，將諧振點調整至 133HZ，能夠有 14%的電抗器，將諧振點調整至 189HZ，能夠有 7%的電抗器，將諧振點調整至 204HZ，能夠有 6%的電抗器 第三，將諧振點調至無緣濾波器的諧波附近，與電容串聯反應，形成低阻抗回路，具有吸收諧波功能[3]。電容器補償主要采用濾波和調諧的補償功能，但是無功補償方案效果不理想。容易出現過補償或補償不足情況，影響供電系統的正常運行。

（二）SVC裝置。在國外 SVC裝置無功補償方法相對成熟，主要是將無功負荷接入點，可以濾除高次諧波，抑制無功負荷的沖擊，使 PCC點電壓與三相狀態更加穩定[4]。 SVC裝置有多種類型，其中 TCT是電抗器和耦合變壓器的組合，相當于可調電抗器裝置。TCT裝置由晶閘管閥、控制器、高阻抗變壓器組成，變壓器的低壓側與管閥相連，改變導通角，使得無功功率隨之改變，變壓器電流也會發生變化，有效控制感應無功。晶閘管閥類似于副邊短路，能夠輸出感應無功功率，有效地發揮可控電抗功能。TCT裝置的優點較為明顯，包括響應速度快、結構簡單、可靠性高、磁路無飽和性，只需 10ms完成半波采樣，降低了操作人員的工作難度，而且避免了風機部件和磁滯伸縮的干擾。

（三）SVG裝置。與其他設備相比，SVG裝置具有更明顯的無功補償功能，供電系統不會產生過多的諧波，更有利于城市軌道交通供電系統的穩定運行。 SVG裝置主要由電壓源變換器實現無功補償和能量轉換，SVG裝置在電力系統不穩定時，能夠提供穩定的電壓支持，提高輸電系統的可靠性。同時，SVG裝置能夠使]態過電壓持續下降，抑制系統的次同步振蕩和低頻振蕩，有效濾除系統中的電流諧波，解決電流和電壓之間的不平衡。

四、結束語

綜上所述，為了選擇最佳的無功補償方式，技術人員仔細分析負荷曲線、負荷類型等，進而制定有效的軌道交通供電系統無功補償方式。目前，SVG是較為先進的補償方式，具有響應速度快、無諧波等優點，有效濾除系統中的電流諧波，可以提高軌道交通供電系統的穩定性，但仍讓需要進一步研究，最大限度地將 SVG補償性能發揮，從而促進城市軌道交通的發展。

參考文獻：

[1]周娟.城市軌道交通供電系統無功補償方式的探究[J].江西電力職業技術學：學報，2020，33（5）：4-5.

[2]林濤，陳益龍，蘇毅.解析城市軌道交通供電系統的無功補償要點[J].智能城市，2019，5（21）：131-132.

[3]鄭勇峰.淺談動態無功補償（SVG）設計在城市軌道交通供電系統中的應用 [J].科技創新與應用 ，2018，（3）：128-129.

[4]秦大偉，劉亞欣.城市軌道交通供電系統無功補償方案探討 [J].機電信息，2019，（29）：81，83.

（作者單位 ：蘇州市軌道交通集團有限公司運營一分公司 ）