并联补偿稿.ppt

电气化铁道并联综合补偿及其应用 马庆安 1 什么是无功补偿？为什么要无功补偿？ 输电线路功率损耗及电压损失？ 2 补偿的必要性 (1)功率因数低的不良影响 额外占有供、变电设备（主要是变压器和输电线）的容量 增大了电能损失 额外增加了用户用电点的电压损失 (2)谐波的危害 可能使电力系统的继电保护和自动装置产生误动和拒动 使各种电气设备产生附加损耗和发热，使电机产生机械振动和噪声 谐波电流在电网中流动，作为能量，最终要消耗在线路及各种电气设备上，从而增加损耗 对周围的通信系统产生干扰 大大增加了电网中发生谐波谐振的可能 (3)三相电压不平衡也会造成许多危害 电机承受三相不平衡电压时，定子、转子铜耗和转子铁耗会增加，使电机产生附加发热，并引起二倍频的附加振动力矩 三相电压不平衡将引起以负序分量为启动元件的多种保护发生误动作 电压不平衡使换流设备产生附加的谐波电流 变压器三相负荷不平衡不仅使负荷较大的一相线圈因绝缘过热导致寿命缩短 3 基本的无功补偿元件 具有饱和电抗特性的无功补偿装置（SR） 分为自饱和电抗器和可控饱和电抗器两种。 具有自饱和电抗器的无功补偿装置是依靠电抗器自身固有的能力来稳定电压，它利用铁心的饱和特性来控制发出或吸收无功功率的大小。 可控饱和电抗器通过改变控制绕组中的工作电流来控制铁心的饱和程度，从而改变工作绕组的感抗，进一步控制无功电流的大小。 (3) 晶闸管控制电抗器（TCR） 通过调整触发角的大小就可以改变补偿器所吸收的无功分量，达到调整无功功率的效果。 (4) 晶闸管投切电容器（TSC） 分组投入，通过改变投入的组数来改变补偿设备吸收的无功功率。 (5) 新型静止无功发生器(ASVG) 通过改变其吸收的电流的大小和方向实现无功补偿。 4 现阶段的具体补偿措施 （1）真空断路器投切电容器（FC） （2）固定滤波器（FC）＋晶闸管调节电抗器（TCR） （3）固定滤波器（FC）＋可控饱和电抗器 （4）晶闸管投切电容器（TSC） （7）有源补偿器 补偿灵活，调节速度快，不会与系统发生谐振；但因电力电子设备价格昂贵，并没有得到广泛应用 （8）无源补偿器＋有源补偿器 6 牵引变电所 （1）YNd11接线 （2）纯单相接线 (3) V/V接线 第2章 并联补偿的一般分析方法 1 无功和负序的一般表达式 设电力系统电压三相对称，并取 为参考向量，则 设变比为 ，则 端口p的接线角 为 滞后 的角度 当取端口p的负荷的功率因数角为 牵引侧任一端口单独运行时都不在三相电力系统侧产生零序电流 再从功率守恒原理 取共轭 由负荷电流 在高压侧造成的三相电流与其共线 因为 将其进行分解 可得 用 乘以各序电流的共轭复数，可得 正序功率 负序功率 分析 结论1 牵引负荷和无功补偿装置通过三相系统的正序功率可分为有功功率和无功功率，其量值仅取决于端口负荷的性质（容性、感性等）及其大小的代数和，与牵引变压器的接线方式无关，也与负荷（p＝1,2,…,n）在各端口的分布方式无关。 结论2 对PRC端口，要么 ，要么 ，p＝1,2,…,n，那么PRC占有系统的正序容量仅表现为无功功率。不论它们在端口上如何分布，其中并联电容器与并联电抗器的无功功率总是相互削弱。 结论3 各端口负荷在三相系统造成的负序功率不仅与各端口负荷的功率因数（负荷性质）有关， 而且还因端口的不同而不同，自然与负荷在各端口上的分布方式及牵引变压器的接线方式有关。但负序电流（或功率）却与其端口电压的标向无关。 结论4 负荷占有三相系统的总容量将因（正序）无功功率和负序功率的存在而增大。同时，负序功率的存在还使总功率的瞬时值随时间而脉动，使三相系统的设备容量利用率下降。 推论 由上述可知 （1）降低无功功率的方法仅在于设置一定性质（容性或感性）的适当容量的无功补偿装置； （2）降低负序功率则应同时考虑牵引变压器的接线方式、端口引出方式及PRC装置的性质、容量及在各端口上的适当分布。 牵引变电所的负序特性 （1） 纯单相负荷单独作用时的负序特性 结论5 当端口的（单相）负荷功率给定时，不论牵引变压器接线方式如何，不论如何变换所选端口，均产生相同模值的负序功率。换言之，为降低纯单相负荷产生的负序功率（或负序电流）而选择牵引变压器的接线方式是徒劳无效的。 （2） 两个单相负荷同时作用时的负序特性 牵引供电系统通常有两个相异相位的单相牵引端口，且