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第八章 并联补偿技术 §8-1 概述 1 电力牵引负荷的特点 三相不平衡 功率因数低 谐波含量丰富（主要是奇次） 上述电力牵引自身具有的技术特点，不仅使牵引供电系统自身的技术指标变恶劣，还使系统电能质量受到损害。 2 无功功率对系统影响 造成设备的容量利用率下降 额外占有供变电设备（主要是变压器和输电线）的容量，使其容量的有效利用率下降。 若电力牵引负荷的功率因数为0.8（滞后），则无功功率占总容量的60%，有功功率占总容量的80%。 无功电流将增大电网的功率损失 若分别记有功电流为 ，无功电流为 ， 当功率因数为0.8（滞后）时，通过供变电设备造成的功率损耗 正比于 ，即正比于 ，比仅有有功电流造成的功率损失大56.25%。 增加用户用电点的电压损失 由前几章的学习知，电压损失主要来自无功电流与供变电设备电抗之积，即 可见，当经过供变电设备传输大容量、快速波动的无功时，用户用电点处将产生较大的、相应变化的电压损失。 提高供变电设备的容量利用率 降低电网功率损失 改善用户的电压水平 降低牵引供电系统的不对称运行程度 滤除高次谐波 有源补偿 无功补偿 无源补偿 串联补偿主要用于电压水平补偿即调压，对无功也有少量的补偿作用。 并联补偿有可调的和不可调的两种，其中由于技术和经济的原因，不可调并联补偿的应用比可调并联补偿广泛，特别对用户的并联补偿尤为如此。 串联电容补偿（SCC）主要用于调高电压或改变系潮流。 串联电抗补偿（SIC）主要用于限流、调低电压或改变系统流。 并联电容补偿（PCC）主要用于向系统提供感性无功，改善电压水平，补偿不平衡电流。 并联电抗补偿（PIC）主要用于补偿长大线路的充电（超前）无功，以降低电压的过分升高，或用来补偿负序电流。 并联无功补偿（PRC）的最佳场合是具有无功补偿要求的不对称负荷，如电力牵引负荷、电弧炉等。 因为电气化铁道的负序和谐波也都与无功同时产生，所以只要将并联补偿作适当安排就能达到综合补偿的目的。 §8-2 并联电容补偿及相关分析 1 臂负荷（变电所）功率因数的提高 由于变电所平均功率因数与臂负荷的平均功率因数相等，所以下面以臂负荷功率因数的提高为例说明并联电容补偿的相关计算。 若将供电臂功率因数提高到 ，计算所需投放分补偿容量 。以 为参考相量做相量图和功率图。 2 功率损失的减少 供电系统在牵引端口的三角接等效电路如图中方框内的部分所示，其中 为归算到牵引端口的三相系统短路阻抗与牵引变压器等值阻抗之和，且 。 则当三相负荷对称时，由于负荷电流引起的三相功率损失为 式中， —— 供电系统相阻抗的电阻部分； —— 变压器次边绕组电流； —— 绕组电流的有功分量； —— 绕组电流的无功分量。 当采用并联电容补偿（且不发生过补偿至原感性无功水平）时，系统电流的有功分量大小不变，而无功分量减小，从而使功率损失相应减小。 则当三相负荷电流不对称时，由于负荷电流引起的三相功率损失为 式中， 、 、 —— 系统三相电流有效值； 、 、 —— 系统的正、负、零序电流； 、 —— 正序电流的有功、无功分量。 对于电牵引供电系统，则不存在零序分量。 设置适当的并联电容补偿可减小负序电流和正序电流的无功分量，从而减小总的功率损失。 3 变电所母线电压的提高 以YN，d11牵引变电所为例，考虑三个端口都有并联电容的情形。假设牵引端口无负荷，臂电流为 、 和 ，即补偿电容电流；对应的绕组电流为 、 和 。 设 引前 ，可画如右所示的端口电气相量图。下面主要关注绕组电流及其在 引起的压降和压损。 以端口1为例，绕组电流 所产生的牵引母线的电压降为 则电压损失为 化简后得 由于上式中第一项接近于零，所以端口1的母线电压约提高了