地铁供电系统无功补偿装置SVG的应用

地铁供电系统无功补偿装置SVG的应用

王宇强

（徐州地铁运营有限公司  江苏徐州  221000）

摘要

近年来，动态无功及谐波补偿装置越来越广泛地应用于电网及电力用户端，其目的在于提高电网电压稳定性、改善用户电能质量并节省电能。随着我国社会经济水平不断提高，地铁在我国城市中普及建设运营，极大地便利了城市居民的出行。在地铁运行运营过程中，地铁供电系统是十分关键且重要的组成部分，稳定的供电是地铁安全运营的重要保障。基于此，文章对SVG动态无功补偿在地铁供电系统中的应用进行分析，以期保证地铁供电的可靠性和稳定性。

关键词：地铁供电；无功补偿装置；SVG

1、 国内地铁无功补偿现状

国内地铁供电系统一般较多采用110kV/35kV两级供电制式，每条线路设有2-3个110kV主变电站，通过主变压器降压为35kV，35kV中压系统采用分区供电方式，对应各地铁站变电所以交流电缆为媒介，通过串接的方式组成相应的供电分区。地铁用电负荷主要有列车牵引负荷和车站动力与照明负荷，其中动力及照明用电设备主要包括车站环控风机、空调、照明设施等，风机多采用变频技术，功率因数较低，以徐州为例，每月徐州地铁供电平均功率因数要求不低于0.9，如低于该标准将会受到考核风险，所以怎样提高功率因数，怎样能够提高地铁供电质量对地铁用户来说是一个急于解决的问题。

2、 SVG动态无功补偿的发展

通常情况下，SVG动态无功补偿装置经历了大致三个发展阶段，具体如下：（1）机械式投切无源补偿阶段。其是固定式无功补偿装置，在早期电力系统中得到广泛应用，而且因为是机械投切，所以补偿速度较慢，且噪声大，因此限制了每天使用频次;（2）晶闸管投切静止无功补偿阶段。其属于无源补偿装置，在交流牵引供电系统中和电力系统中得到广泛应用，主要是借助可控硅的导通角控制来使投切的电容器或电抗器发生改变，具体又包括了TSC和TCR+FC两种补偿方式，其中后者属于主流的SVC补偿方式，能够实现对牵引负荷变化的快速跟踪，且可以滤除少部分谐波，然而其自身能够产生大量谐波，这就对滤波装置提出了较高要求。而前者不产生多余谐波且更为经济，但是无法满足无功的连续调节要求，只可以实施分级调节;（3）SVG动态无功补偿阶段无需选择大容量的电抗器、电容器，只需借助大功率电力电子器件IGBT就能够实现对无功能量的有效转换。

3、SVG装置在地铁供电系统中的应用

城市轨道交通电源系统中产生两种类型的无功功率：电感无功功率和电容无功功率。在城市轨道交通运营高峰期，感应无功功率明显大于容量无功功率，此时功率因数供电系统规模较大，会超过电力部门的规定值，但在晚上，电容无功功率增加，这会降低功率因数，增加线路损耗并浪费电能。使用SVG动态无功功率补偿设备可以改善这一点。SVG设备在控制谐波电压、谐波电流和功率因数等方面具有良好的应用效果。根据实验数据，使用SVG设备后，在地铁供电系统运行时，谐波电压含量至少降低了一半，有效消除了谐波的不利影响。根据谐波电流含量统计，SVG设备在控制谐波电流中起特定作用，因此可以符合国家标准。还大大改善了功率因数，大大提高了城市轨道交通运营的经济效益，并向更好的方向推动了城市轨道交通行业的发展。

SVG装置即静止型动态无功补偿装置，具有动态补偿谐波、节能降耗、抑制电压波动以及提高电能质量的优势优点，有着巨大的应用前景。在实际的应用中，SVG装置能够将电压源型逆变器经过电抗或直接并联至地铁供电系统中。SVG动态无功补偿的特点主要包括六个方面，分别为响应时间短、不产生谐波、占地面积小、无系统谐振、运行范围大以及功能多样化。SVG动态无功补偿装置灵敏度较高，能够迅速作出应答，且有着良好的补偿效果。此装置也无需滤波设备即可使用，采用了多种先进技术，在不产生谐波的同时还能够对供电系统的谐波起到一定的过滤作用。除此之外，此装置占地面积小，降低了地铁建设成本，在摒弃电容器与电抗器的情况下大幅度提高了安全性与稳定性。

4、 SVG动态无功补偿方法

4.1无功补偿

在地铁供电系统中，其供电功率因数与谐波类似，同样受到牵引负荷、动力照明负荷的影响，以往的研究理论基波功率因数一般接近与1，但在科学技术不断创新发展的背景下，越来越多的变频设备装置应用于地铁供电系统中，从而提升了功率因数。在地铁的实际运行初期，其供电负荷较小，容性功率大于感性功率，应当选择采用容性无功功率补偿措施，确保地铁供电系统良好运行。当前我国诸多城市开始应用无功功率补偿装置，以SVG装置为代表，SVG装置的应用，能够自动调节地铁供电系统功率因数水平，从而有效地保障地铁供电系统的稳定工作运行，保证地铁的安全良好运营。

4.2谐波治理

对于地铁供电系统而言，其在工作运行过程中产生谐波的主要原因是牵引负荷与动力照明负荷，消除谐波影响能够显著地提高供电系统运行的稳定性与可靠性。在传统的地铁运营中，一般会选择采用提高整流机组脉波数减少谐波影响的措施与方法，而随着时代的发展与科学技术的不断进步，采用24脉波整流机组进行相应工作，能够在最大限度上消除谐波的不良影响，且在动力照明系统中有着更加良好的消除谐波的效果。同时，SVG装置具有良好的滤波性能与作用，可以同其他设备装置协调降低滤波含量，使滤波符合相关标准与要求。

4.3电压波动与闪变

地铁的良好运行，其供电必须要保持稳定性，而电压波动与闪变问题会导致供电不稳定的情况与问题出现，容易在地铁列车车辆实际运行过程中留下安全隐患，进而导致不必要的经济损失与人员伤亡。针对这一问题，可以采用通过补偿无功量方式稳定地铁供电系统的电压水平。在具体工作中，供电系统电压稳定性会受到多种因素综合影响，电容元件与电缆等设备虽然能够在一定程度上稳定电压，但无法保证整体供电系统的稳定与安全。运用SVG装置，能够显著地改善地铁供电系统电能质量，并能够有效地抑制和解决电压波动与闪变问题带来的不良影响，从而保证地铁供电系统稳定可靠运行。

5、 SVG无功补偿优点

1.补偿范围宽：传统的电容无功补偿装置基本上采用的是有级补偿，不能实现精确的补偿。SVG无功补偿可以从感性额定无功到容性额定无功范围内连续变化进行无极补偿，完全实现了精确补偿，充分适应地铁供电系统负荷变化大的特点，满足供电质量要求，使装置的性价比得到更高提升。

2.补偿功能多样化：采用传统的电容无功补偿装置进行无功补偿，补偿后的功率因数一般在0.8-0.9左右。SVG无功补偿采用的是利用多电平模块化技术进行无功补偿，可以采用恒无功、恒电压、恒功率因数、综合电压无功方式，在容量足够的前提下，补偿后的功率因数接近1。

3.响应时间快：传统的电容无功补偿装置投切时间不能控制，投切过程产生拉弧，多次动作后容易使结点粘连、烧毁，造成电容器死投在电网上，在夜间轻载情况下，迫使末端电压升高，烧毁用电设备，相比之下，装设了适当的SVG无功补偿之后，无功补偿可以在瞬时完成，可以满足迅速响应要求，而且维护更方便。

4.谐波抑制：传统的电容无功补偿装置采用的是电容电抗式，可以滤除某些频率的谐波，SVG 无功补偿不产生谐波更不会放大谐波，并且可根据补偿点的电流增波大小值，输出相应次反方向的谐波电流，以平衡该谐波电流对电网的影响，实现谐波补偿的目的，减小负荷侧电流的谐波，以提高负荷用电的电能质量。

结语

综上所述，SVG动态无功补偿在地铁供电系统中进行应用，有着诸多的优势与优点，能够直接影响地铁供电系统的可靠性与稳定性。文章对SVG动态无功补偿在地铁供电系统中的应用进行分析，希望能够提供优化提高其应用效果，保障地铁安全运营。

参考文献：

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[3]杨飞.浅谈无功补偿装置在地铁供电系统中的应用[J].机电信息，2014，（12）：34-35.

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