鐵路牽引供電功率因數(shù)的影響

本文采用SVC無功補(bǔ)償采用大功率晶閘管調(diào)相技術(shù)，通過對補(bǔ)償系統(tǒng)中的相控支路電流的調(diào)節(jié)，從根本上解決電氣化鐵道供電系統(tǒng)功率因數(shù)低的現(xiàn)狀。

【關(guān)鍵詞】功率因數(shù) 經(jīng)營效益

1 引言

電氣化鐵路供電系偏低降低了主變?nèi)萘康睦?、接觸網(wǎng)的功率損耗增大等，提高牽引系統(tǒng)的功率因素對供電技術(shù)、節(jié)約能源等都有現(xiàn)實(shí)意義。目前采用的地補(bǔ)償辦法已淘汰或存在補(bǔ)償效果不好等問題，所以急需采取有效措施來實(shí)現(xiàn)提高牽引系統(tǒng)的功率因素。

2 功率因素對牽引供電系統(tǒng)的影響

2.1 功率因數(shù)偏低會(huì)降低變電所的影響

就牽引系統(tǒng)的功率因素是由負(fù)載決定的，變電所反映的cosφ的值基本上就是電力機(jī)車的cosφ的值，詳見表1。

2.2 功率因素偏低會(huì)造成供電臂末端的影響

供電臂末端電壓低與功率因數(shù)有密切關(guān)系，等效電路如圖1。

圖1中U為變電所輸出電壓，u為供電臂電壓降落：u=iR，R為供電臂等效電阻，u'為供電臂末端電壓，它們的關(guān)系為u'=U-iR，

當(dāng)機(jī)車Z功率P不變，若cosφ↓，則i↑，u=iR↑，u'=U-u↓。當(dāng)cosφ↓從0.9下降到0.6時(shí)，

，供電臂輸送的電流i增長50%，在供電臂上的電壓降也增長50%。

2.3 功率因數(shù)偏低造成線路功率損失的影響

當(dāng)功率因素下降0.28時(shí)，線路上的功率損失則增長137%?，F(xiàn)行電費(fèi)辦法規(guī)定：當(dāng)cosφ=0.89-0.7時(shí)，則每降低0.01增收總電費(fèi)的0.5%；當(dāng)cosφ=0.69-0.65時(shí)，則每降低0.01增收總電費(fèi)的1%；當(dāng)cosφ≤0.64時(shí)，則每降低0.01增收總電費(fèi)的2%。

3 新型的供電無功補(bǔ)償方法

SVC無功補(bǔ)償采用大功率晶閘管調(diào)相技術(shù)，達(dá)到動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)SVC裝置輸出無功的目的，滿足動(dòng)態(tài)補(bǔ)償牽引變電所變化負(fù)荷的需要。

3.1 SVC無功補(bǔ)償工作原理

SVC無功補(bǔ)償裝置工作原理圖如圖2（a）、（b）、（c）所示，U1為電源電壓，r1及X1為牽引變壓器每相的電阻和電抗，U2為牽引變電所母線電壓，Xc為SVC電容器組的容抗，XL為電抗器的感抗，I1為牽引負(fù)荷，Ic為電容器回路容性電流。安裝無功補(bǔ)償裝置后，牽引變電所的功率因數(shù)則由cosφ1仍提高到cosφ2。

3.2 SVC無功補(bǔ)償裝置對壓損的改進(jìn)

由上式可得：無功功率Q變小，限制了無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，減少了線路的電壓損耗，提高了接觸網(wǎng)的電壓質(zhì)量。

3.3 SVC無功補(bǔ)償裝置對線損的改善

其中，P為線路傳輸?shù)挠泄β剩╧W）：cosφ為功率因數(shù)；Re為每相導(dǎo)線的等效電阻（Ω）；UN為運(yùn)行電壓（kV）。當(dāng)線路有功功率P和導(dǎo)線電阻Re不變時(shí)，線路的功率損耗與功率因數(shù)的平方成反比。

4 結(jié)論

本文從功率因素對牽引供電系統(tǒng)的影響的分析，提出SVC靜態(tài)無功補(bǔ)償方法，為改善電系統(tǒng)功率因數(shù)提供了理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭社掌.電氣化鐵道供變電[M].北京：中國鐵道出版社，1996（01）.

[2]焦劍揚(yáng)，劉明光.牽引變電所無功補(bǔ)償方式綜述[J].電氣開關(guān)，2006（06）：1-4.

作者簡介

周永光（1960-），男，廣西壯族自治區(qū)扶綏縣人。大學(xué)本科學(xué)歷。工程師。研究方向?yàn)殍F路供電及電氣自動(dòng)化。

作者單位

南寧鐵路局調(diào)度所供電調(diào)度室 廣西壯族自治區(qū)南寧市 530029