無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓在電纜貫通線調(diào)壓中的應(yīng)用(共5頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓在電纜貫通線調(diào)壓中的應(yīng)用a摘要：在鐵路電氣化建設(shè)的進(jìn)程中，電力電纜逐漸應(yīng)用于鐵路貫通線中，與傳統(tǒng)的架空線相比較，電力電纜受外界的影響更小、更加安全可靠。但是隨著鐵路建設(shè)的不斷開(kāi)展，造成電力電纜分布電容增大，導(dǎo)致鐵路供電系統(tǒng)的容性無(wú)功功率過(guò)剩，致使貫通線的電壓升高，影響鐵路供電系統(tǒng)和鐵路運(yùn)行的安全性。無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓是一種有效的調(diào)節(jié)鐵路貫通線電壓的方式，通過(guò)增加系統(tǒng)的感性無(wú)功功率對(duì)過(guò)剩的容性無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，從而將系統(tǒng)的電壓控制在允許的范圍，保證系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定。本文簡(jiǎn)要分析電力電纜在鐵路貫通線中應(yīng)用的情況，分析鐵路貫通線常用的調(diào)壓技術(shù)，重點(diǎn)分析無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓的應(yīng)用

2、，以期為鐵路貫通線調(diào)壓工作提供參考。關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償；調(diào)壓技術(shù)；電纜貫通線；應(yīng)用作為高速鐵路列車電能主要來(lái)源的電力貫通線，不僅為列車、沿線的信號(hào)設(shè)備、控制設(shè)備和其他的鐵路電氣設(shè)備提供電能，而且為電氣化鐵路中重要的通信設(shè)備提供電源，因此貫通線電壓的是否符合要求是保證高速鐵路正常運(yùn)行的關(guān)鍵。電力電纜不受外界環(huán)境的影響，能夠有效的傳輸電能，可靠性能高，已經(jīng)逐漸應(yīng)用于鐵路電力系統(tǒng)中。但是電纜貫通線的應(yīng)用使系統(tǒng)電容電流增大，導(dǎo)致系統(tǒng)的容性無(wú)功功率過(guò)剩，系統(tǒng)的電壓升高，嚴(yán)重影響了供電系統(tǒng)的可靠性。本文通過(guò)研究無(wú)功補(bǔ)償對(duì)容性無(wú)功功率過(guò)剩導(dǎo)致的電壓升高進(jìn)行調(diào)壓，以期提高高速鐵路供電系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)高速鐵路安

3、全、可靠地運(yùn)行，促進(jìn)我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展。一、鐵路貫通線應(yīng)用電力電纜的電容效應(yīng)問(wèn)題在高速鐵路的供配電過(guò)程中，通常需要設(shè)置2條貫通線組成鐵路電力供配電系統(tǒng)的綜合貫通線，其中一條貫通線負(fù)責(zé)通信信號(hào)的傳遞，另一條則主要負(fù)責(zé)沿線電力的供應(yīng)。電力電纜在空載的過(guò)程中，由于系統(tǒng)的容性阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出感性阻抗，導(dǎo)致電纜中容性電流的增加，容性電流流經(jīng)感性阻抗時(shí)會(huì)造成感性阻抗的電壓下降，從而提高了容性阻抗的電壓，出現(xiàn)空載的時(shí)候電力電纜的線路電壓高于電源的電壓，即出現(xiàn)空載線路的電容效應(yīng)。圖1為電力電纜貫通線的等效電路圖，圖1 電力電纜貫通線的等效電路從等效電路圖可知： （1）以為參考方向，作出上式的向量圖，如圖2，圖

4、2 電力電纜等效電路的向量圖從向量圖中可以看出，當(dāng)電力電纜貫通線空載時(shí)，線路末端的電壓值發(fā)生變化，使其大于線路首端的電壓值，即電纜貫通線的線路電壓高于電源電壓。由于貫通線路電壓高出電源電壓，線路中的容性無(wú)功功率的增加，導(dǎo)致電纜貫通線輸送電能的效率下降，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性受到影響，造成高速鐵路供配電系統(tǒng)故障率提高，影響高速鐵路列車的運(yùn)行安全，因此急需相應(yīng)的措施解決容性無(wú)功功率過(guò)剩，進(jìn)而調(diào)節(jié)電纜貫通線電壓。二、電纜貫通線調(diào)壓中無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓的方法無(wú)功功率是電氣設(shè)備使用中常見(jiàn)的物理量，無(wú)功功率的存在是電氣設(shè)備周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)的主要原因。同時(shí)，無(wú)功功率是電力系統(tǒng)的電壓重要組成部分，為其提供有力的支撐，是造

5、成電源與負(fù)荷之間電壓降落的主要原因，決定著電力系統(tǒng)的電壓高低，因此要對(duì)電力系統(tǒng)的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)就必須采取措施保證體統(tǒng)內(nèi)部無(wú)功功率的平衡。（一）無(wú)功平衡與電壓的關(guān)系在一個(gè)完整的電力系統(tǒng)中，異步電動(dòng)機(jī)是系統(tǒng)中主要的感性負(fù)載。通常情況下電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率平衡時(shí)，電源的無(wú)功特性曲線會(huì)與負(fù)荷電壓的無(wú)功特性曲線相交，形成一個(gè)平衡的電壓點(diǎn)，如果線路出現(xiàn)空載的現(xiàn)象，系統(tǒng)負(fù)荷電壓無(wú)功功率下降，為了達(dá)到無(wú)功功率平衡，會(huì)形成一個(gè)新的無(wú)功功率平衡電壓點(diǎn)，而此平衡點(diǎn)電壓較前者低。線路空載造成系統(tǒng)的容性無(wú)功功率過(guò)剩，而系統(tǒng)內(nèi)的感性無(wú)功功率較低，無(wú)法達(dá)到無(wú)功功率的平衡，因此只有將電壓升高來(lái)達(dá)到無(wú)功功率的平衡。當(dāng)系統(tǒng)中的無(wú)功

6、補(bǔ)償裝置配備充足的話，線路空載時(shí)會(huì)使系統(tǒng)的電源無(wú)功功率曲線下降，與負(fù)荷電壓無(wú)功功率曲線形成新的平衡電壓點(diǎn)，而此電壓點(diǎn)與初平衡點(diǎn)相近，使平衡電壓接近電氣設(shè)備的工作電壓，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的補(bǔ)償裝置設(shè)置合理時(shí)，就會(huì)使系統(tǒng)的電源無(wú)功功率與負(fù)荷無(wú)功功率相平衡，且電壓水平向當(dāng)。如圖3所示圖3 無(wú)功功率與電壓的關(guān)系（二）無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓常用的裝置并聯(lián)電抗器，是通過(guò)自身的感性阻抗增加系統(tǒng)的感性無(wú)功功率，與電容電流過(guò)大引起的容性阻抗相抵消的補(bǔ)償裝置，在鐵路供配電系統(tǒng)中應(yīng)用較多。靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC），是一種能夠根據(jù)系統(tǒng)發(fā)生變化的無(wú)功功率吸收或發(fā)生裝置，屬于動(dòng)態(tài)的無(wú)功功率補(bǔ)償。靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG），是一種并聯(lián)在系統(tǒng)上，

7、進(jìn)行無(wú)功功率吸收和發(fā)生的進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)?。其中并?lián)電抗器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造作方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電纜貫通線中，但是并聯(lián)電抗器的容量是一般是固定的，不可進(jìn)行調(diào)節(jié)。與SVC相比較，SVG具有響應(yīng)時(shí)間短、諧波特性好、補(bǔ)償效果好等優(yōu)點(diǎn)，SVC在使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波，在使用的過(guò)程中需要配合濾波器，SVG則屬于電流源型的，在使用中會(huì)產(chǎn)生可抵消負(fù)載電流諧波的成分，同時(shí)其輸出容量和母線電壓呈線性關(guān)系，可有效的進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償，保證系統(tǒng)無(wú)功功率的平衡。三、27.5kv接觸網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓高速鐵路中的接觸網(wǎng)也采用電力電纜進(jìn)行高速鐵路列車電力能源的供應(yīng)，因此在空載或者發(fā)生故障時(shí)也會(huì)出現(xiàn)電容電流增大，導(dǎo)致系統(tǒng)的容

8、性無(wú)功功率過(guò)剩，系統(tǒng)的電壓升高，因此也需要采取無(wú)功功率補(bǔ)償對(duì)電纜貫通線接觸網(wǎng)進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。（一）無(wú)功補(bǔ)償容量的確定對(duì)于采用單芯的接觸網(wǎng)電纜，對(duì)電纜電容電流的補(bǔ)償要以電纜發(fā)生單相接地時(shí)為依據(jù)，接觸網(wǎng)線路中電容電流的情況如圖4，圖4 接觸網(wǎng)電纜單相接地電容電流分布通過(guò)分析分布圖，我們可知： （2） （3） （4） （5）其中，為接觸網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)的非故障點(diǎn)相對(duì)于地的電容電流值；為接觸網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)非故障相始端的電容電流值；為單相接地點(diǎn)的電容電流值；單相接地時(shí)故障相的始端電容電流值。與之間的夾角為30，且其兩向量之和為。當(dāng)將并聯(lián)電抗器接入高速鐵路接觸網(wǎng)電纜線路中時(shí)，接觸網(wǎng)線路的電容電流為： （6

9、）則電纜的無(wú)功補(bǔ)償容量為： （7）兩式中，為接觸網(wǎng)電纜電容電流，表示接地相的相電壓，l為接觸網(wǎng)電纜的長(zhǎng)度，為接觸網(wǎng)接地相的線電壓。（二）補(bǔ)償位置的確定并聯(lián)電抗器在接觸網(wǎng)電纜中補(bǔ)償位置的不同，對(duì)電壓的調(diào)節(jié)作用不同，其主要的補(bǔ)償位置有首端位置、中間位置、末端位置三種方式。其中當(dāng)并聯(lián)電抗器選擇在首端位置進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，接觸網(wǎng)電纜末端的電壓是電壓調(diào)節(jié)的最大值，若將并聯(lián)電抗器沿著接觸網(wǎng)電纜向末端移動(dòng)，其電壓調(diào)節(jié)的最大電壓開(kāi)始出現(xiàn)在電纜的首端，當(dāng)將并聯(lián)電抗器徹底的移動(dòng)到接觸網(wǎng)電纜的末端時(shí)，能夠很好的對(duì)末端的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的效果也較好。但是，補(bǔ)償位置設(shè)置在接觸網(wǎng)電纜的末端時(shí)，會(huì)造成末端產(chǎn)生過(guò)多的無(wú)功功率，雖

10、使系統(tǒng)中的無(wú)功功率相平衡，但影響了無(wú)功功率的分布。因此在選擇補(bǔ)償位置時(shí)應(yīng)該根據(jù)接觸網(wǎng)線路的實(shí)際情況，科學(xué)的選擇補(bǔ)償?shù)奈恢?。（三）補(bǔ)償方式的選擇高速鐵路電力系統(tǒng)中常用的無(wú)功功率補(bǔ)償方式主要有集中補(bǔ)償、分散補(bǔ)償和就地補(bǔ)償。高速鐵路電纜貫通線距離都較長(zhǎng)，而且沿線負(fù)荷點(diǎn)較多，因此不適宜進(jìn)行就地補(bǔ)償?shù)姆绞?。目前我?guó)普遍采用的補(bǔ)償方式是在接觸網(wǎng)電纜貫通線沿線設(shè)置分散補(bǔ)償和變電站、配電所電氣設(shè)備集中補(bǔ)償進(jìn)行結(jié)合的方式。由于采用這種補(bǔ)償?shù)姆绞?，使得電抗器能夠在電纜貫通線中負(fù)荷變化時(shí)及時(shí)的投入或者切除電抗器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜貫通線無(wú)功功率的補(bǔ)償。高速鐵路采用電纜貫通線雖然提高了系統(tǒng)的安全性，但電纜貫通線的維護(hù)難度大，在運(yùn)行的過(guò)程中，容易導(dǎo)致線路無(wú)功功率過(guò)剩，引起末端電壓的升高，因此有效的無(wú)功功率補(bǔ)償措施，可有效的平衡系統(tǒng)的無(wú)功功率，控制電纜末端的電壓大小，提高供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)電壓的可靠性，使符合列車的要求，實(shí)現(xiàn)高速列車安全的運(yùn)行。參考文獻(xiàn)：1李國(guó). 高速鐵路10kV全電纜電力貫通線的調(diào)壓技術(shù)研究D.北京交通大學(xué),2014.2徐根厚. 鐵路電纜貫通線繼電保護(hù)方案研究D.西南交通大學(xué),2010.3楊林立. 高速鐵路電纜貫通線電壓分布與補(bǔ)償研究D.西南交通大學(xué),2