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文档简介
1、地铁llOkv主变电所SVG无功补偿SVG的全称是Static Var Generator ,即静止无功发电器, 人们常根据它的作用方式,将其称为动态无功补偿装置。SVG装置应用的是PWM控制技术和自换相桥式电路,对负荷的动态波动 进 行实时地跟随,以此对自身的输出进行调节,具有无功补偿、抑制电 压波动、滤波等功能。一般情况下,地铁供电系统的供电方式为集中 供电,主变电所的电压等级为UOkv,在地铁运行调试、初期或者客流量不大时,功率因数较低,同时还存在被XX局考 核罚款的情况,女口:深圳地铁、广州地铁等,因此,地铁中的无功补 偿装置对于提高供电系统的功率具有重要的现实意义。1地铁无功补偿的现
2、状通常情况下,地铁的供电系统使用的供电 制式是两级供电,一级是专用llOkv的主变电所,而下一级为35kv 牵引所、降压所、牵引降压混合所,地铁属于高压用电,在不采取无 功补偿措施的情况下,大部分主变电所每月的平均功率因数低于 0.9 o照明负荷、列车牵引负荷是地铁中主要的用电负荷;其中动 力负荷 设备主要是电动机、照明设备采用LED等;由于电动机和LED 采用变频技术,这些低压设备具有较低的功率因数,在设计时一般 采取分散就地补偿的原则。相比之下,列车的牵引负荷功率因数较 高,平均不低于0. 95 o集中补偿与分散补偿相结合是地铁供电系统的无功补偿原贝1J,分 散补偿针对的主要是各低压设备,
3、对此进行就地补偿装置。集中补 偿是在35kv和380V侧进行的。而地铁主变电所功率因数不达标, 且呈容性的主要原因是地铁供电线路大量采用电缆,其中以llOkv 及35kv环网电缆容抗影响最大,同时存在主变压器 损耗,需补偿其 无功损耗,以此降低供电系统的无功功率需求,实现供电网络的无功 耗损的降低,提高其功率因数。在地铁运行中,各个车站变电所以 下的配电线路通过向负荷端输送,为用户提供所需的无功。为了达 到降低线路压降的目的,需要在发生无 功功率的地方进行及时就地 补偿,就地平衡无功,对长距离的电力输送起到减缓的作用。我 国目前的地铁运营,在对地铁线路的供电系统进行设计时,对于无 功补偿,应遵
4、循低压分散就地补偿原则,即:谁产生谁补偿。根据 实际的、具体的地铁变电所的负荷无功状况,在各个车站、区间的 变电所内设置低压电容无功补 偿柜,确保地铁变压所的功率达到0.9 的因数,减少变压器的穿 越功率。近几年,一些地铁的运营中,存在XX局考核罚款的现象,且罚 款数额较大,为了解决XX局考核的罚款问题,各地铁才开始在主变 电所装设无功补偿装置。2 SVG装置2. 1 SVG装置概述SVG是无功补偿领域的新技术,静止无功补偿器的新一代产品。它在电网中并联,功能与可变的无功电流源相当,对交流侧电流的相位、幅值进行直接的控制,或者对其进行调节,对所需要的 无功功率进行迅速的发出、吸收,实现对无功的
5、动态快速调节。当 SVG装置采用的是直流电时,不仅可以跟踪补偿冲击电流,还可以对 谐波电流实施跟踪补偿。同时,由于SVG装置中运用了电子逆变技术,在无功补偿的过程中,就会产生一个电流与需要补 偿的对象产生抵消作用,这个电流与需要补偿的对象应大小相同, 方向相反,使功率的因数接近于lo2. 2 SVG的特点SVG具有自身的特点,第一,SVG有抗谐波的特点,以此保障系 统的安全运行。因为SVG使用的是可控电流源,因此进行补 偿的对象 仅是基波无功电流,不会因系统谐波电流而损坏补偿设备,从而减 少设备维护的工作,延长设备的使用寿命。SVG是并联作用,这就避免了因串电抗的电容器组而放大了谐波,防止因
6、为 谐波的过电压而损坏系统的补偿设备和其他设备。第二,SVG具有动 态连续平滑补偿的特点,可以较高速的响应速度,达到更好的电压 闪变得的补偿效果。它可以根据负载的变化,连续动态 地对功率因 数实施补偿,可以吸收无功,也可以发送无功,从而 杜绝无功倒送情 况的发生。第三,解决负荷的不平衡。此外还可以在补偿无功功率的 过程中,同步的动态的补偿谐波。2. 3 SVG的优势与传统的电容无功补偿装置相比,SVG在补偿方式、补偿时 间、有级无极、谐波滤除、使用寿命等方面具有很大的优势。在 补偿方式方面,通过传统的电容无功补偿装置补偿后,一般会到达 0.85左右的功率因数。而采用SVG通过电源模块实行无功
7、补偿后, 会提高功率因数,使其达到0.97或者以上,对冲击负荷有很好的补 偿效果。就补偿时间而言,在传统的无功补偿过程中,实施每次补 偿需要的时间都不少于200毫秒,而SVG完成一次补偿需要的时间在5-20毫秒之间。同时,应在瞬间完成无功补 偿,补偿时间较长时会出现不该补偿无功的时候进行补偿,而该补 偿无功时却没有的不好现象。此外,SVG不会放大谐波,对 较多的谐波进行滤除,使用寿命一般超过十年,具有极小的耗损, 对此不需要维护。3地铁变电所中SVG的适应性3.1谐波治理含有变频设备的动照负荷和需要整流设备的牵引负 荷是地 铁供电系统谐波的两个主要来源。整流机组输出脉波数影响 整流 机组产生的
8、谐波电流次数。在理想状态下,整流机组高压侧产 生的谐波电流次数可表达为:N*A 1,其中N为正数,A表示整流机 组脉波数,从而可以得出机组脉波数越高,就会产生越少的较低次 数的谐波,对系统将产生较小的影响。同时,为了更有效的减少谐波 的污染,可采用24脉波的整流机组,使谐波的产生更 少。动力照明 负荷主要有排水、消防、通风、车站照明、自动扶 梯等,包括大量的 变频负荷。在我国目前的地铁线路的建设中,可设置有源的滤波装置 以减少动力照明负荷产生的谐波。所用,在使用SVG装置时可同时使 用有源滤波装置。3.2无功补偿动力照明负荷和牵引负荷的性质决定地铁供电系统 的功率因数。就牵引负荷而言,一般采用
9、的方式是24脉波整流,理 论基波的功率因数达到0.98,总功率因数达到0.95。地铁运营的 初期,动力和牵引负荷小,夜间的负荷较低,供电系统的功率因数较 低,由于电缆的充电无功影响,此时主变电所功率因数呈容性,需 要发出容性无功对其进行补偿。SVG无功补偿装置,可以根据负荷的波动,自动地对系统功率的因数进行调整,发出或者吸 收无功,以此适应地铁供电系统的负荷。同时,由于地铁主变 电所无 功补偿主要是补偿llOkv和35kv电缆的充电容性无功功率,补偿 到功率因数成感性,以此防止系统谐振。3. 3确定SVG的安装容量就地铁系统而言,安装在主变电所的SVG对母线进行集中补偿, SVG勺安装容量应通过科学合理的计算而确定。在无功补偿容量确定 的过程中,应对变压器、电缆、动力照明负荷、牵引负荷等设备进行 无功及有功计算。由于供电系统在白天上下班高峰时是相对满载的 状态,在夜间时是低载或者相当于空载,因此,在计算时,应分别计 算出满载状态、低载状态时的无功及有功、重点考虑llOkv及35kv 电缆的充电容性无功,同时根据将功率因数补偿到0.9的要求,对 SVG
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