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地铁供电系统无功补偿装置SVG的应用

发布时间：2023-01-13T09:11:07.236Z来源：《建筑实践》2022年第18期作者：王宇强

[导读]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

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