CN104538973A - 一种轨道交通供电系统的中压网络无功功率的补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于轨道交通无功功率补偿技术领域，提供了一种轨道交通供电系统的中压网络无功功率的补偿方法，包括：将各个变电所的有源电力滤波器设置为补偿0.4kV谐波后剩余容量产生感性无功功率，并且，第x个供电分区内第y个变电所的所述有源电力滤波器产生的感性无功功率值不大于Pxy，Pxy表示第x个供电分区内第y-1个变电所到第y个变电所段一回35kV中压电缆的容性功率数值。利用0.4kV低压有源电力滤波器产生感性无功功率进行夜间停运阶段负荷较低时的容性无功功率补偿，可以减少轨道交通主变电所SVG补偿装置的容量甚至取消SVG补偿装置，达到减少工程投资，减少SVG发热量，减少SVG噪音对周围环境的影响。

Description

一种轨道交通供电系统的中压网络无功功率的补偿方法
技术领域
本发明属于轨道交通无功功率补偿技术领域，尤其涉及一种轨道交通供电系统的中压网络无功功率的补偿方法。
背景技术
大部分轨道交通供电系统采用集中供电制式，由地方变电站提供两回路高压交流电源接入专用主变电所后，通过站内主变压器变换为35kV向各个车站的降压变电所和牵引变电所供电。
轨道交通供电系统中有数量较多的变压器、电缆、列车牵引负荷和动力照明负荷。地铁供电系统的感性无功主要由各种电力变压器、电缆、整流机组和动力照明负荷等产生，容性无功主要由电缆和电容器产生。主变电所的功率因数主要由牵引负荷、动力照明负荷的感性功率和环网电缆产生的容性功率所决定。
对于牵引负荷，由于采用24脉波整流方式，理论基波因数在0.989以上，不可调变流器的位移因数在0.95以上，因而其总功率因数可达0.96左右。产生的感性无功功率会随牵引负荷的大小变化。对于0.4kV动力照明负荷，主要产生感性无功，大部分负荷的功率因数都在0.85～0.9以上，该感性无功功率会随低压负荷的大小变化。影响主变电所功率因数超标的主要是35kV中压环网产生的容性无功，电缆的充电无功与电压等级的平方成正比，35kV电缆大量使用产生大量的容性无功，根据一座主变电所的供电范围大小，35kV电缆产生的容性无功一般在2×(1500～2500)kVar左右，产生的容性无功功率基本不变。
在地铁运营期间，列车牵引负荷和0.4kV低压负荷大量投入，主要产生有功功率，伴随产生一定比例的感性无功功率，会对35kV环网电缆产生的容性无功功率进行中和，整个系统的有功功率数倍于无功功率，因此在主变电所反应的功率因数一般在0.9以上。在地铁夜间停运期间，列车牵引负荷为0，0.4kV低压负荷绝大部分退出运行，仅有少量的应急照明负荷、部分设备房间的小系统空调负荷和维修用电负荷，低压配电变压器负载率在5％左右，整个系统的有功功率很小，系统产生的感性无功功率也很小，而35kV环网电缆产生的容性无功功率基本上不变，处于容性无功倒送状态，因此在主变电所反应的功率因数一般在0.5以下。最终导致主变电所平均功率因数达不到电力部门的要求，遭受电力部门的罚款，大大增加了运营成本。如某城市地铁主变电所功率因数白天在0.9以上，夜间0.3以下，日平均0.78。一座110/35kV主变电所对地铁线路正常供电长度在10～15km，电力部门对地铁功率因数考核点在主变电所110kV进线侧，如图1所示为本发明提供的轨道交通供电系统结构示意图，现有技术中轨道交通系统一般在110kV/35kV(33kV)主变电所低压侧设置SVG(Static VarGenerator，静止无功发生器)进行无功补偿，但是SVG投资大、发热量大、噪音大，对周围环境影响大。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种轨道交通供电系统的中压网络无功功率的补偿方法，以解决现有技术利用SVG进行无功补偿投资、发热量和噪音大的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种轨道交通供电系统的中压网络无功功率的补偿方法，轨道交通供电系统中，主变电所连接m个供电分区，第1、2……m个所述供电分区分别包括n1、n2......nm个变电所，所述方法包括：
依次计算各个所述供电分区内从分区末端到分区首端各个相邻变电所之间的一回35kV中压电缆的容性功率数值Pxy，Pxy表示第x个供电分区内第y-1个变电所到第y个变电所段一回35kV中压电缆的容性功率数值，x＝1、2……m，y＝1、2……nx；y＝1时，Pxy表示第x个供电分区内第1个变电所到主变电所段一回35kV中压电缆的容性功率数值；
将各个变电所的有源电力滤波器设置为补偿0.4kV谐波后剩余容量产生感性无功功率，并且，第x个供电分区内第y个变电所的所述有源电力滤波器产生的感性无功功率值不大于Pxy。
本发明提供的一种轨道交通供电系统的中压网络无功功率的补偿方法的第一优选实施例中：所述主变电所设置小容量的SVG或者不设置无功补偿装置；
所述小容量的SVG用于补偿所述各分区首端主变电所至分区末端变电所段环网电缆未补偿完的容性无功功率。
本发明实施例提供的一种轨道交通供电系统的中压网络无功功率的补偿方法的有益效果包括：
通过对地铁供电系统无功功率的分析，对于采用110kV/35kV电压等级集中供电地铁线路，运营期间主变电所功率因数一般大于0.9，无需无功补偿，停运期间，主变电所功率因数一般低于0.5，需要进行无功补偿；考虑轨道交通供电系统实际运行中各个变电所内的主要补偿谐波兼顾补偿感性无功的0.4kV低压有源电力滤波器，该0.4kV低压有源电力滤波器在夜间轨道交通停运期间基本不出力接近于空载状态，利用该0.4kV低压有源电力滤波器产生感性无功功率进行夜间停运阶段负荷较低时的容性无功功率补偿，不用增加其他装置或设备即可减少轨道交通主变电所SVG补偿装置的容量甚至取消SVG补偿装置，达到减少工程投资，减少SVG发热量，减少SVG噪音对周围环境的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种轨道交通供电系统结构的实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1所示，常规的轨道交通供电系统中，各个变电所均包含0.4kV低压有源电力滤波器，该0.4kV低压有源电力滤波器主要补偿谐波，兼顾补偿感性无功，在夜间轨道交通停运期间基本不出力，接近于空载状态。
本发明实施例提供的一种轨道交通供电系统的中压网络无功功率的补偿方法，利用该0.4kV低压有源电力滤波器补偿中压网络无功功率，达到减少轨道交通主变电所SVG补偿装置的容量甚至取消SVG补偿装置的目的。
轨道交通供电系统中，主变电所连接m个供电分区，第1、2……m个供电分区分别包括n1、n2......nm个变电所，图1给出的是主变电所连接一个供电分区，该供电分区包括4个变电所的实施例情况。本发明实施例提供的一种轨道交通供电系统的中压网络无功功率的补偿方法包括：依次计算各个供电分区内从分区末端到分区首端各个相邻变电所之间的一回35kV中压电缆的容性功率数值Pxy，Pxy表示第x个供电分区内第y-1个变电所到第y个变电所段一回35kV中压电缆的容性功率数值，x＝1、2……m，y＝1、2……nx；y＝1时，Pxy表示第x个供电分区内第1个变电所到主变电所段一回35kV中压电缆的容性功率数值。将各个变电所的有源电力滤波器设置为补偿0.4kV谐波后剩余容量产生感性无功功率，并且，第x个供电分区内第y个变电所的有源电力滤波器产生的感性无功功率值不大于Pxy。这样实现了0.4kV有源电力滤波器就地、定点补偿中压无功的功能。
具体的，以图1中的轨道交通供电系统结构的实施例进行说明，图1给出的实施例中，主变电所E连接一个供电分区，该供电分区包括4个变电所A、B、C和D。A变电所有源电力滤波器补偿0.4kV谐波后剩余容量产生感性无功功率，该感性无功功率数值不大于BA段一回35kV中压电缆的容性功率数值；B变电所有源电力滤波器补偿0.4kV谐波后剩余容量产生感性无功功率，该感性无功功率数值不大于CB段一回35kV中压电缆的容性功率数值；C变电所有源电力滤波器补偿0.4kV谐波后剩余容量产生感性无功功率，该感性无功功率数值不大于DC段一回35kV中压电缆的容性功率数值；同理D变电所有源电力滤波器补偿0.4kV谐波后剩余容量产生感性无功功率，该感性无功功率数值不大于ED段一回35kV中压电缆的容性功率数值。
主变电所用小容量的SVG补偿分区首端主变电所至分区末端变电所段(EA段)环网电缆未补偿完的容性无功功率，即可满足整个供电系统功率因数的要求；由于大部分中压电缆容性功率被有源电力滤波器补偿，主变电所也可以不设无功补偿装置。
本发明实施例，考虑轨道交通供电系统实际运行中各个变电所内的主要补偿谐波兼顾补偿感性无功的0.4kV低压有源电力滤波器，该0.4kV低压有源电力滤波器在夜间轨道交通停运期间基本不出力接近于空载状态。利用该0.4kV低压有源电力滤波器产生感性无功功率进行夜间停运阶段负荷较低时的容性无功功率补偿，不用增加其他装置或设备即可减少轨道交通主变电所SVG补偿装置的容量甚至取消SVG补偿装置，达到减少工程投资，减少SVG发热量，减少SVG噪音对周围环境的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种轨道交通供电系统的中压网络无功功率的补偿方法，所述轨道交通供电系统中，主变电所连接m个供电分区，第1、2……m个所述供电分区分别包括n1、n2......nm个变电所，其特征在于，所述方法包括：
依次计算各个所述供电分区内从分区末端到分区首端各个相邻变电所之间的一回35kV中压电缆的容性功率数值Pxy，Pxy表示第x个供电分区内第y-1个变电所到第y个变电所段一回35kV中压电缆的容性功率数值，x＝1、2……m，y＝1、2……nx；y＝1时，Pxy表示第x个供电分区内第1个变电所到主变电所段一回35kV中压电缆的容性功率数值；
将各个变电所的有源电力滤波器设置为补偿0.4kV谐波后剩余容量产生感性无功功率，并且，第x个供电分区内第y个变电所的所述有源电力滤波器产生的感性无功功率值不大于Pxy。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主变电所设置小容量的SVG或者不设置无功补偿装置；
所述小容量的SVG用于补偿所述各分区首端主变电所至分区末端变电所段环网电缆未补偿完的容性无功功率。
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Granted publication date: 20170919

License type: Common License

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