新建玉林至鐵山港鐵路牽引變電所增設(shè)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置問(wèn)題研究

吳挺勇

（中國(guó)鐵路南寧局集團(tuán)有限公司玉林鐵路工程建設(shè)指揮部 廣西防城港 538000）

1 線路及牽引供電系統(tǒng)概括

新建玉林至鐵山港鐵路（以下簡(jiǎn)稱玉鐵線）自黎湛鐵路玉林Ⅱ場(chǎng)引出，經(jīng)由玉林市博白縣向南，沿南流江東側(cè)至北海市合浦縣閘口鎮(zhèn)接鐵山港區(qū)鐵路支線。玉鐵線的牽引供電系統(tǒng)采用帶回流線的直接供電方式，新建玉林、博白、菱角和閘口4座牽引變電所，變電所進(jìn)線均采用兩回110kV電源供電，牽引變壓器采用固定備用方式、三相Vv結(jié)線型式、油浸自冷并預(yù)留風(fēng)冷條件。

2 線路運(yùn)營(yíng)情況

玉鐵線在開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將以貨運(yùn)為主，牽引機(jī)車主要是SS交直型電力機(jī)車；本線初期運(yùn)量較小，牽引變電所無(wú)負(fù)荷時(shí)間長(zhǎng)，且一次側(cè)的月平均功率因數(shù)將達(dá)不到電力部門不小于0.9的要求。為提高運(yùn)輸效率和降低運(yùn)營(yíng)成本，避免牽引變電所功率因數(shù)偏低導(dǎo)致力率罰款問(wèn)題，需在玉鐵線新建4座牽引變電所中增設(shè)無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，提高運(yùn)輸效率和降低運(yùn)營(yíng)成本，避免牽引變電所功率因數(shù)偏低導(dǎo)致力率罰款。

3 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置方案比選

3.1 TCR動(dòng)態(tài)無(wú)關(guān)補(bǔ)償裝置

由晶閘管相控電抗器（TCR）、固定補(bǔ)償裝置（FC）、監(jiān)控系統(tǒng)等組成。通過(guò)調(diào)節(jié)電抗器電流，提供牽引母線電壓，降低無(wú)功，改善牽引變電所的功率因數(shù)，并濾除部分3、5次諧波電流。

圖1 TCR動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置原理接線

可調(diào)節(jié)無(wú)功輸出，有效解決牽引網(wǎng)功率因數(shù)補(bǔ)償、電壓波動(dòng)等問(wèn)題。在TCR中除可控硅全導(dǎo)通或關(guān)斷之外，其它工況下電流都是非正弦的，其自身產(chǎn)生諧波。晶閘管閥組由單只晶閘管串聯(lián)組成，因其離散性以及串聯(lián)均壓?jiǎn)栴}等因素，導(dǎo)致運(yùn)行過(guò)程中任何一只晶閘管擊穿，影響閥組正常運(yùn)行。為了保證晶閘管閥組的正常工作，需要室內(nèi)布置，并安裝必要的散熱措施，進(jìn)行有效的冷卻，如圖2所示。

3.2 MCR動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置

由固定并聯(lián)電容無(wú)功補(bǔ)償（FC回路）、磁閥式可調(diào)電抗器（MCR回路）、控制柜、后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)等組成，利用附加直流電來(lái)附加磁化鐵心，改變鐵心的磁導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)電抗值的連續(xù)可調(diào)，保持牽引母線電壓穩(wěn)定，為電力機(jī)車提供可靠穩(wěn)定的電源。

圖2 TCR型動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置晶閘管閥組

圖3 MCR動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置原理接線

在牽引母線上并聯(lián)的鐵心電抗器通過(guò)可控硅管控制電抗器中附加直流線圈中的電流來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)功功率，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，響應(yīng)速度快。無(wú)功補(bǔ)償裝置用電容器采用電氣化鐵道專用的集合式電容器，電容器采用全膜介質(zhì)，額定電壓為33.6kV。串聯(lián)電抗器采用干式空芯電抗器，電抗比為0.12。磁控電抗器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用多階梯小截面飽和技術(shù)與電磁自屏蔽技術(shù)，大幅提高了磁控電抗器的性能，運(yùn)行可靠，且戶外布置，占地面積小，大大壓縮基礎(chǔ)投資。接線簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，使用年限長(zhǎng)，不易損壞，運(yùn)行可靠，能夠顯著提高功率因數(shù)、減少系統(tǒng)的電能損失、改善電壓質(zhì)量、吸收牽引供電系統(tǒng)的部分高次諧波和減少諧波對(duì)其它系統(tǒng)的影響。

3.3 方案的確定

上述2種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置方案均成熟、可靠，在干線鐵路工程中均有采用，均能滿足本鐵路的運(yùn)營(yíng)要求，如表1所示。

通過(guò)2種方案比較，TCR動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)備復(fù)雜、穩(wěn)定性不高、占地面積較大等多缺陷，且投資較大。結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，變電所房屋內(nèi)無(wú)多余空間，由于MCR型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置有較高的可靠性、安裝體積小、損耗低、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)，新建玉林至鐵山港鐵路牽引變電所增設(shè)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置最終選擇MCR動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。

4 綜述

新建玉林至鐵山港鐵路牽引變電所MCR動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，玉林牽引變電所已成功運(yùn)行3年，目前情況良好，月平均功率因數(shù)可達(dá)0.92～0.94左右，未被電力部門罰款，經(jīng)濟(jì)效益明顯，為其它具有相似行車運(yùn)輸條件的鐵路牽引變電所功率因數(shù)改善問(wèn)題提供借鑒意義。