CN201868884U - 电气化铁路无功补偿专用成套装置 - Google Patents

电气化铁路无功补偿专用成套装置 Download PDF

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童淮安
杜小毛
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    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Abstract

本实用新型涉及一种电气化铁路无功补偿专用成套装置，包括断路器、串联电抗器、电容器、晶闸管阀和电源，其特征在于：所述断路器和电抗器、电容器、电源依次串联组成一个FC支路，所述塑壳断路器和电抗器、晶闸管阀、电源依次串联组成一个TCR支路，所述电容器与三相电源之间星型相接，所述晶闸管阀与三相电源之间角型相接。所述晶闸管阀由两个晶闸管反并联构成，所述晶闸管采用德国IXYS元件。本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：采用FC+TCR型SVC方案，实现无功功率从感性到容性的连续可调。能准确迅速地跟踪电网或负荷的动态变化，对变化的无功功率进行动态补偿，通过TCR回路的感性无功功率的跟随作用，使用户流入电网的无功功率趋于零。

Description

电气化铁路无功补偿专用成套装置
技术领域
本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种电气化铁路无功补偿专用成套装置。
背景技术
铁道供电线路由于无功功率变化范围大而造成的供电线路线损大、传统补偿存在效率低、容易烧毁电容器等问题。电气化铁路是重要的电力用户，其电力一般是通过电力系统110kV变电站转送到铁路专用电网，电气化铁道的供电特点是：牵引网电压波动大，无功功率随时间大幅度的变动，如果在站内只装设固定的并联电容器组，则经常处于过补偿或欠补偿状态，既恶化了牵引网的运行电压，又会因COSΦ过低或无功倒送导致罚款增加，且由于电力机车的调压调速要求，将使谐波电流分量较高，造成电网电压波形的畸变，对电力系统的运行产生不利的影响，提高电气化铁路功率因数有两种方法：一是提高负荷（电力机车）的功率因数，这可通过改造原有电力机车或研制高压功率因数电力机车来实现；二是实时监测、调节系统的无功功率，使功率因数始终保证较高值。前一种方式由于需要大量的资金，短时间内还不能实现。现在比较常用的无功补偿装置是开关投切电容器组，但是当供电馈线没有电力机车通过时，并联的电容器组向系统倒送无功，使功率因数达不到0.9标准；开关投切电容器组还产生涌流和电磁暂态，造成过电压，实际运行曾出现过用开关投切电容器组而引发的系统过电压事故。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：根据电气化机车的实际情况，提供一种为电力系统快速而连续地提供容性和感性无功功率的电气化铁路无功补偿专用成套装置。
    为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种电气化铁路无功补偿专用成套装置，包括断路器、串联电抗器、电容器、晶闸管阀和电源，其特征在于：所述断路器和电抗器、电容器、电源依次串联组成一个FC支路，所述塑壳断路器和电抗器、晶闸管阀、电源依次串联组成一个TCR支路，所述电容器与三相电源之间星型相接，所述晶闸管阀与三相电源之间角型相接。
所述晶闸管阀由两个晶闸管反并联构成，所述晶闸管采用德国IXYS元件。
所述电容器选用金属全膜介质的滤波电容器。
所述串联电抗器为干式铁芯滤波电抗器。
所述断路器选用塑壳式空气开关。
所述电抗器与电容器在串联支路中的位置可以互换。 
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：采用FC+TCR型SVC方案，实现无功功率从感性到容性的连续可调。能准确迅速地跟踪电网或负荷的动态变化，对变化的无功功率进行动态补偿，通过TCR回路的感性无功功率的跟随作用，使用户流入电网的无功功率趋于零。
附图说明
图1是本实用新型的电路结构图。
具体实施方式
参见图1，一种电气化铁路无功补偿专用成套装置，包括断路器1、串联电抗器2、电容器3、晶闸管阀4和电源5，断路器1和电抗器2、电容器3、电源5依次串联组成一个FC支路（电容器和电抗器支路），断路器1和电抗器2、晶闸管阀4、电源5依次串联组成一个TCR支路（晶闸管控制电抗器支路），电容器与三相电源5之间星型相接，晶闸管阀4与三相电源5之间角型相接。该装置使用时FC支路和TCR支路并联接在三相母线上。
断路器1选用塑壳式空气开关。串联电抗器3为干式铁芯滤波电抗器，晶闸管阀由两个晶闸管4反并联构成，晶闸管4采用德国IXYS元件。电容器3选用金属全膜介质的滤波电容器，可采用AFM型滤波电容器，采用金属化膜，真空浸渍优质的绝缘油内置防爆装置，安全可靠，电流过载能力≥1.5In。电容器在1.1倍的额定电压、1.3倍的额定电流下长期运行。电抗器2与电容器3在串联支路中的位置可以互换。
本装置的特点如下：
1、采用成熟、可靠、先进、实用的晶闸管控制电抗器和固定电容器组，即TCR+FC的典型结构，能准确迅速地跟踪电网或负荷的动态变化，对变化的无功功率进行动态补偿，控制相应时间小于20ms，实现功率因数补偿至0.92以上。通过TCR回路的感性无功功率的跟随作用，使用户流入电网的无功功率趋于零。
2、具有灵活的控制方式，能进行连续、分组和近似线性的无功功率调节，同时，将固定电容器组FC做成多回路滤波器，能够滤除由相控晶闸管TCR引起的谐波，使流入系统的谐波电流保持在一个比较低的水平。
3、具有高可靠性
（1）晶闸管阀采用光电触发方式，晶闸管BOD保护，抗干扰能力强，保护可靠；阀体设计采用卧式设备紧凑，运行可靠，维护工作量小。
（2）全数字智能控制系统，具有丰富、全面的控制、监视及故障诊断功能，因此大大减少了调试、维护及检修所需时间。
（3）主回路设计充分考虑电容器组对谐波电流地方都问题，保证设备安全运行、可靠工作。
（4）极强的自诊断能力：既有静态自检，又有运行中的动态检测，能及时对系统中各种突发事件做出准确的预警和保护。
（5）完善的保护功能：晶闸管控制电抗器TCR具有过流、电源异常、丢同步电源、丢脉冲、脉冲不平衡、晶闸管击穿（每相击穿一个晶闸管报警，但可正常工作；击穿两个晶闸管立即跳闸）等保护功能；滤波器FC具有电容量内、外熔丝保护、过电压保护（避雷器）；装置保护采用微机保护，包括速断、过流、过压、不平衡保护等     4、智能化程度高
（1）智能监控装置告诉检测和运算，确保无功补偿控制精确有效，运行参数、工作状态一目了然，故障自动诊断
（2）具有三相检测、分析全电网参数和谐波分析的功能，控制器可显示75个运行参数，对谐波进行分析，并显示百分比
（3）可实现远程操作控制：利用通讯口RS485、RS232与上位连接，实现远程操作、监控、测量、显示及打印，自动化程度高。
三、技术方案
1、技术参数：
（1）额定电压：10～27.5kV （2）基波频率：50Hz （3）工作方式：连续工作
2、使用条件
（1）安装位置：户内或户外 （2）环境温度：-40℃-+45℃ （3）海拔高度：≤2000m

Claims (6)

1.一种电气化铁路无功补偿专用成套装置，包括断路器（1）、串联电抗器（2）、电容器（3）、晶闸管阀（4）和电源（5），其特征在于：所述断路器（1）和电抗器（2）、电容器（3）、电源（5）依次串联组成一个FC支路，所述断路器（1）和电抗器（2）、晶闸管阀（4）、电源（5）依次串联组成一个TCR支路，所述电容器与三相电源之间星型相接，所述晶闸管阀（4）与三相电源之间角型相接。
2.根据权利要求1所述的一种电气化铁路无功补偿专用成套装置，其特征在于：所述晶闸管阀由两个晶闸管（4）反并联构成，所述晶闸管（4）采用德国IXYS元件。
3.根据权利要求1或2所述的一种电气化铁路无功补偿的专用成套装置，其特征在于：所述电容器（3）选用金属全膜介质的滤波电容器。
4.根据权利要求1或2所述的一种电气化铁路无功补偿的专用成套装置，其特征在于：所述串联电抗器（2）为干式铁芯滤波电抗器。
5.根据权利要求1或2所述的一种电气化铁路无功补偿的专用成套装置，其特征在于：所述断路器（1）选用塑壳式空气开关。
6.根据权利要求1或2所述的一种电气化铁路无功补偿的专用成套装置，其特征在于：所述串联电抗器（2）与电容器（3）在串联支路中的位置可以互换。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102437580A (zh) * 2011-12-25 2012-05-02 西安福安创意咨询有限责任公司 无功功率电容补偿器
CN103346574A (zh) * 2013-06-13 2013-10-09 国家电网公司 一种电气化铁路牵引变55kV侧静止无功补偿装置的控制方法
CN106451559A (zh) * 2016-11-29 2017-02-22 西南交通大学 牵引供电系统中光伏逆变器两相svc优化控制方法

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