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城市轨道交通供电系统的无功补偿分析

发表时间：2021/6/1 来源：《基层建设》2021年第2期作者：孙德阳

[导读] 摘要：近几年城市的深化建设，提高了交通行业的发展水平，也对交通运输能力提出了更高的要求。

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        摘要：近几年城市的深化建设，提高了交通行业的发展水平，也对交通运输能力提出了更高的要求。在城市人口不断增加的环境下，城市轨道交通供电系统的运行负荷正在不断的增大。要想提高系统的运行质量和效率，就要对现有的无功补偿方式进行分析，对补偿过程中存在的各项问题，进行及时的发现和解决。还要引进更加先进的技术，制定科学合理的补偿方案，才能促进城市轨道交通供电系统的高效运行。本文就城市轨道交通供电系统的无功补偿进行相关的分析和探讨。
        关键词：城市；轨道交通供电系统；无功补偿；分析探讨
        现阶段各个区域轨道交通供电系统，采用的供电方式和运行负荷存在较大的差异，功率的因数问题，一直是阻碍这项系统发展的重要因素。如果在进行无功补偿方案选择时，没有严格按照系统的运行要求进行相应的选择，就会导致供电部门出现高额罚款等问题。要想提高功率的因数，就要对系统的运行负荷进行分析和计算。通过选择最优的补偿方案，为供电系统的运行提供有效的支持。在这个过程中还要引进更加先进的技术和设备，对系统的功能进行完善和优化[1]。
        一、城市轨道交通供电系统的应用特点及无功功率情况
        城市轨道交通供电系统，主要存在外部区域的供电系统和轨道交通区域的供电系统。外部的供电系统是由变电站和供电网络以及轨道交通受电、变电所组成。交通供电系统主要存在受电主变电所和牵引、降压变电所等内容。轨道交通负荷存在牵引的负荷和动力照明的负荷两种形式。一般情况下电路中的柔性无功功率，可以对全部或部分感性的无功功率进行抵消，进而提高整体的功率因素[2]。
        二、城市轨道交通供电系统的具体应用
        在进行深圳轨道交通供电系统建设时，采用了集中供电的建设方式，设置了一座主变电所。从城市电网引入两回110Kv的进线电源，降压为35Kv之后。通过环网系统，将电力能源分配到车站和车辆段的牵引变电所以及降压变电所中。主变电所的正常供电范围，主要包含了19座车站、2座车辆段、1座停车场以及4个供电的区域。在对供电系统无功功率进行分析时，根据实际运行情况以及不同阶段总功率因素的估算，可以发现主变电所110Kv本侧在运营期间和高峰阶段，总功率因数的波动幅度比较大。在高峰阶段需要向不同的电力系统返送无功，功率因数处于最佳区间中。在进行主变电所建设时，供电负荷处于低谷阶段，可以向电力系统返送容性的无功。因为在进行主变电所进线电源建设时，路径比较短，进线电缆产生的容性无功，不会对系统的总功率产生实际的影响。为了保证总供电系统，能够向不同电力系统返送容性的无功，避免出现罚款的问题。要保证功率因数始终处于最佳区间中。需要选用正确的无功功率补偿装置，进行相关的设置[3]。
        三、城市轨道交通供电系统无功功率补偿方式及装置的选择
        （一）补偿方式的选择
        无功功率补偿技术的发展时间比较短，但在实践的过程中，已经研发出来类型比较多的补偿装置。根据补偿方式，可以将其分为静态的无功功率补偿形式和动态的无功功率补偿形式。动态的静止无功功率补偿装置在应用时，主要部件不会产生运动轨迹，输出变化更加的快速准确及时，可以满足设计的各种控制目标要求。这种补偿装置在应用时效果比较好。目前动态的静止无功功率补偿装置应用种类越来越多，主要存在静止的无功发生器和磁控电抗器等设备类型，能够满足供电系统无功功率补偿的基本要求。动态的无功功率补偿装置的类型比较多，在计算分析时可以发现，建设一路主变电所，主要是向系统输入感性的无功功率。在对三种比较成熟的补偿方案进行选择时，主要是对静止的无功功率发生器和磁控电抗器以及相控电抗器等设备的应用情况进行比较。要根据设备的投资额和装置的应用情况以及具体的容量，选择最优的补偿方案。

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在对比时可以发现，这三种装置的技术性能，都能满足城市轨道交通供电系统的无功功率补偿需求。但在进行实际应用的过程中，传统的轨道交通供电系统，会选择静止无功功率发生器装置。因为这项装置在应用时，原理比较先进、能力比较强、设备的响应速度比较快、占地面积更小[4]。
        （二）补偿装置的选择
        根据当前城市交通行业的发展特点，结合运营阶段和非运营阶段，轨道无功功率波动情况，对补偿设备的响应速度存在不同级别的要求。一般情况下非运营阶段不会存在剧烈的无功负荷波动。在对集中供电方式进行研究时可以发现，当前变电所采用了独立的110Kv供电形式，选用的设备比较先进，而且存在充足的设备安装空间，运行条件也比较好。在对谐波进行治理时，滤波通道存在低压测APF的功能。在这个基础上可以提出新的观点，建设一路主变电所，设置的补偿装置，可以将磁控电抗器集中补偿形式和有源滤波分散补偿形式进行有机结合，通过相关技术的综合应用，增强装置的应用性能。可以在车站变电所底部400V母线区域，将分组设置的投切电容器设备，转化为电抗器设备。通过APF有源滤波装置，进行全方位的控制。在这个过程中滤波功能比较强，而且能够对电缆部分的无功功能进行有效的补偿[5]。
        在进行网络系统应用时，计算容量比较小，供电分区各降压变电所的有源滤波装置在使用时，输出固定感性无功，可以抵消电缆线路运行过程中，产生的部分容性无功。降压所内部存在有源滤波器设备，可以对感性无功输出的容量，进行有效的调整，以此来降低磁控电抗器设备的容量投资。相关技术在应用时，存在非常显著的效果。这种组合式的技术在应用时，打破了原有的单一设备集中补偿的局限性。线路的延伸性建设，无需对原有的设备进行扩展或者改造。在延伸线路区域增加分散补偿，就可满足补偿的需求。将原来的主变电所集中无功补偿的建设形式，转化为车辆的分散补偿，主变电所补偿设备的应用数额会大幅度降低，可以缩减投资力度。每个区域的电缆无功会保持平衡，避免出现资源的损耗问题。主变电所设置磁控电抗器设备，可以进行通风空调的安装。APF在应用时，能够对通风空调设备的设置形式进行简化，可以对设备的使用情况进行全方位的管理[6]。
        结语：
        综上所述，在进行城市轨道交通供电系统建设时，一般采用了直流牵引方式。这种方式的波动性比较强，谐波含量类型比较多，而且更加丰富，输电电缆的容性电流比较大。但是在实际建设的过程中，需要根据系统的具体需求进行无功功率的补偿，才能维持电压的稳定运行。为了减少对电力系统和其他系统造成的损坏，提高电网的运行质量，保证供电的可靠性。必须对供电系统进行全面的分析和研究，并且制定针对性的预防措施，确保交通供电系统在运行时，能够创造更多的综合效益。
        参考文献：
        [1]周娟.城市轨道交通供电系统无功补偿方式的探究[J].江西电力职业技术学院学报，2020，33（05）：4-5.
        [2]林涛，陈益龙，苏毅.解析城市轨道交通供电系统的无功补偿要点[J].智能城市，2019，5（21）：131-132.
        [3]秦大伟，刘亚欣.城市轨道交通供电系统无功补偿方案探讨[J].机电信息，2019（29）：81+83.
        [4]郑勇峰.浅谈动态无功补偿（SVG）设计在城市轨道交通供电系统中的应用[J].科技创新与应用，2018（03）：128-129.
        [5]黄焕隆.静止型动态无功补偿装置（SVG）在城市轨道交通供电系统中的应用[J].科技创新与应用，2017（18）：10-11.
        [6]孙永革.基于磁控电抗器的城市轨道交通供电系统工程无功补偿装置研究[J].黑龙江科技信息，2017（16）：99-100.