基于SVG動態(tài)無功補償在地鐵供電系統(tǒng)中的運用思路分析

司展

摘 要：在城市化建設與發(fā)展階段，地鐵發(fā)揮著不可替代的作用，其可以使交通擁堵問題得到有效解決。在地鐵供電系統(tǒng)中，通過對在地鐵供電系統(tǒng)中的應用，在抑制電壓波動、改善電能質量的同時，可以有效降低系統(tǒng)運行成本，進而確保地鐵供電系統(tǒng)的安全、高效運行。本文將會對SVG動態(tài)無功補償給予介紹，重點探究了在地鐵供電系統(tǒng)中SVG動態(tài)無功補償應用效果。

關鍵詞：地鐵供電系統(tǒng);SVG動態(tài)無功補償;運用效果

地鐵是城市化建設中比較重要的組成部分，并且在城市電網中地鐵供電占據著較大的比重，這就對地鐵供電系統(tǒng)提出了較高要求。通常情況下，地鐵供電功率因數高低對節(jié)約電能、改善供電系統(tǒng)質量具有積極的意義，而現(xiàn)有供電系統(tǒng)的特殊負荷特性和運營機制，導致其不能很好的滿足供電質量要求。SVG動態(tài)無功補償集PWM 控制技術和自換相橋式電路于一體，其可以根據負荷波動給予有效調節(jié)，具有抑制電壓波動和閃變的作用，在地鐵供電系統(tǒng)中得到廣泛應用，并取得了不錯的應用效果，現(xiàn)對其給予介紹。

一、SVG動態(tài)無功補償概述

其主要是由變壓器、電抗器、功率單元、控制保護系統(tǒng)等部分組成，主要是通過變壓器或電抗器裝置來實現(xiàn)自換相橋式電網與電路的并聯(lián)，并結合實際情況對橋式電路交流輸出電壓幅值和側電壓相位給予調節(jié)，以實現(xiàn)對交流側電流的直接控制，這樣一來既能夠使該電路吸收或發(fā)出符合要求的無功電流，而且還可以達到動態(tài)無功補償的目的，進而確保地鐵供電系統(tǒng)的安全、高效運行。

二、在地鐵供電系統(tǒng)中SVG動態(tài)無功補償應用

1.諧波治理

在地鐵供電系統(tǒng)中，動力照明負荷和牽引負荷是誘發(fā)諧波的常見因素，通過對諧波進行治理可以確保供電系統(tǒng)正常運行。在以往的地鐵運營體系中，可以通過提高整流機組脈波數的方式來有效降低諧波影響。通常情況下，可以借助24脈波整流機組來避免諧波的不良影響，且在動力照明系統(tǒng)運行中應用效果更佳。此外，SVG動態(tài)無功補償裝置所具有的濾波作用比較理想，其能夠在其他裝置的輔助下有效降低諧波含量，確保地鐵供電系統(tǒng)的正常運行。

2.無功補償

對于地鐵供電系統(tǒng)而言，與諧波相比，其功率因數同樣與動力照明負荷、牽引負荷有關。如今，越來越多的變頻設備開始在供電系統(tǒng)得到應用，并在一定程度上提高了功率因數。在地鐵運行初期，所產生的負荷較小，致使容性功率超過了感性功率，此時需要借助容性無功功率補償方式才可以保證地鐵供電系統(tǒng)正常運行。目前，SVG動態(tài)無功補償在大部分城市地鐵供電系統(tǒng)中得到應用，其可以實現(xiàn)對系統(tǒng)功率因數水平的自動調節(jié)。

3.電壓波動和閃變

在地鐵供電系統(tǒng)運行過程中，電壓波動及閃變問題時有發(fā)生，其會導致供電不穩(wěn)，誘發(fā)一系列的安全隱患，甚至危及生命安全。此時，為了可以借助SVG動態(tài)無功補償來使上述問題得到有效解決，以達到穩(wěn)定電壓水平的目的。通常情況下，供電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性極易受到外界各方面因素的影響，雖然電容元件、電纜等設備具備穩(wěn)定作用，然而不能確保整個供電系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、安全高效的運行。而SVG動態(tài)無功補償裝置的應用，既可以實現(xiàn)對電壓波動和閃變的有效抑制，而且還可以顯著改善電能質量。

三、工程實例分析

某地鐵1號線全長40.0km，其中6座車站為高架段，24座車站為地下站。地鐵沿線選擇了集中供電模式，將110kV電壓通過主變電所降至35kV，并借助環(huán)網面向供電分區(qū)進行電壓傳輸。在以往運行中，因為SVG動態(tài)無功補償裝置未得到應用，致使該區(qū)域功率因素偏低，主要原因如下：（1）地鐵行業(yè)運營特殊，主要負荷集中在白天，夜間停運后負荷大大降低。同時，該站點110kV電纜長2.75，這就使得供電環(huán)網電纜單根總長為200.0km，提高了電纜線路容性負荷水平;（2）地鐵供電系統(tǒng)設計特殊。在設計地鐵供電系統(tǒng)時，通常只會對遠期最大用電需求量給予考慮，然而由于行車密度在運營初期偏低，且客流量相對比較小，這樣將會導致系統(tǒng)功率因數和用電負荷率降低。

為了使上述問題得到解決，可以選擇并聯(lián)電抗器+SVG動態(tài)無功補償裝置，并與主所35kV母線線路進行連接來達到無功補償的目的。

該站點110kV電纜線路所對應等電容參數為0.18uF/km，其未對單相電纜線路感抗影響給予考慮。同時，該母線線路敷設距離為2.745km，通過計算發(fā)現(xiàn)三相電纜對應容性無功功率為1.88Mvar，單相電纜線路對應容抗水平為6445Ω。

在無補償狀態(tài)下，對低于35kV電纜線路而言，動力照明系統(tǒng)功率因數范圍在0.7-0.85，并且呈感性特點。通過對SVG動態(tài)無功補償裝置的應用后，對不同電纜線路對應無功容量及變壓器計算后發(fā)現(xiàn)，容性無功取值為3.905Mvar。

通過對該地鐵站點無功補償需求給予綜合考慮后，主變電所無功補償方案為3.0Mvar電抗器并聯(lián)聯(lián)合2.4MvarSVG動態(tài)無功補償裝置。

四、結語

綜上所述，對于地鐵供電系統(tǒng)而言，結合實際情況合理應用SVG動態(tài)無功補償裝置，既可以有效改善供電系統(tǒng)電能質量，而且還可以降低在空載或輕負載運行狀態(tài)下，線路由于電容充電效應而引發(fā)的操作過電壓或工頻電壓異常升高問題，進而確保地鐵供電系統(tǒng)的安全、高效運營。

參考文獻：

[1]曹凱.淺談動態(tài)無功補償裝置SVG在地鐵供電系統(tǒng)的運用[J].科學與信息化，2020，5（13）：134-135.

[2]楊威.SVG動態(tài)無功補償在地鐵供電系統(tǒng)中的應用與探究[J].數碼設計（上），2018，11（4）：61-62.

[3]劉俊.動態(tài)無功補償裝置SVG在地鐵供電系統(tǒng)的應用探討[J].區(qū)域治理，2018，9（2）：108-109.