地鐵再生能饋裝置輔助無功補償的可行性解析

楊慧芳

摘要：本篇文章主要解析了地鐵再生能饋裝置輔助無功補償的可行性，通過研究地鐵牽引變電的相關原理，研究出控制再生能饋裝置形成無功功率的運行方法，以此達成牽引變電所能饋裝置輔助主變電所無功補償裝置的相應功能。此方案的研究，具有一定的可行性，可以為設備運行與設備管理提供全新的實施思路，讓其獲得更好的發(fā)展。

關鍵詞：地鐵;再生能饋裝置;無功補償

一、地鐵供電系統(tǒng)的無功特性

對于地鐵集中式供電系統(tǒng)而言，其主要運行目的便是利用主變電所，將城市電網當中原有的高壓電源值110kV轉換成中壓電源35kV，之后通過中壓環(huán)網將其傳送到下面的各個變電所當中。地鐵供電系統(tǒng)無功源涉及到了中壓變壓器、整流器、主變壓器的感性無功和電纜的容性無功。下面就為大家介紹一下各個方面的無功特點：

第一，變壓器和整流器的無功特點。對于變壓器和整流器而言，在其實際作業(yè)時，還會形成感性無功。變壓器的無功功率涵蓋了線圈的漏磁以及鐵心的勵磁功率。如果電壓處于同一數值時，那么鐵心勵磁功率便被稱作定值，而變壓器的負荷率直接關乎到線圈的漏磁無功功率，對于產生巨大的影響。

第二，中壓環(huán)網電纜無功特點。對于35kV 中壓環(huán)網電纜而言，其運行時所形成的無功功率中涵蓋了QL以及QC。一般環(huán)境當中，QC≥QL，也可以忽視QL。而QC 和電纜的長度呈現出正比時，并且電壓與電纜長度恒定時， QC也會處于原有狀態(tài)。

第三，系統(tǒng)無功特性。當地鐵供電系統(tǒng)運行時，其會形成較大的負荷波動性，這也和地鐵運行時所產生的用電量較大相關。由于用電負荷比較大，進而導致系感性滯后無功現象的發(fā)生，所呈現出的應補償容性無功功率的量也會比較少。當地鐵處于停運狀態(tài)是，這時電纜所形成的容性無功功率會遠遠超出系統(tǒng)形成的感性無功功率，最終讓供電系統(tǒng)的功率因數大大降低，讓其狀態(tài)運行也十分不佳。

二、 SVG與能饋裝置的基本原理

（一）SVG 基本原理

SVG 具有實時計算、數據采集、控制等功能，可以隨時隨地完成對電網電能質量改變的跟蹤與觀察，并結合實際的變化現象展開動態(tài)化的管理，讓運行負荷得到有效調節(jié)，使得諧波濾波功能也在關注的范圍當中。

SVG 的基本原理便是對IGBT元器件開關的調節(jié)，以此更好的控制直流逆變的電壓相位和幅值，最終形成和系統(tǒng)電壓一致的信號，讓信號進入到電力系統(tǒng)當中，完成無功生成的任務。這一裝置也可以比作成調相電源，其能夠快速的完成系統(tǒng)的無功檢測，從而達成無功的平衡。SVG 裝置主要構成內容便是逆變器，其工作原理為下圖1、圖2。

（二）再生能饋裝置原理

當地鐵在運行的過程中，每一站點的間隔運行距離都會比較短，并且地鐵在運行速度上也比較快，這也導致頻繁制動與啟動。當地鐵啟動時，其會耗費大量的電能，而在制動時，其也會再次生成大量的電能。為了更好的降低制動能力的消耗，讓區(qū)間隧道溫度獲得有效控制，那么會在牽引變電所配置地再生制動能量吸收裝置。

比如，在昆明地鐵某工程當中，其牽引供電系統(tǒng)應用的便是中亞回饋性再生制動電能逆變回饋裝置，裝置里面的逆變器先會和牽引變電所當中的整流器直流母線連接到一起，之后在連接到交流中壓系統(tǒng)上面，從而達成較好的節(jié)能效果。此外，能饋裝置和 SVG ，它們在主電路結構上通常相同，都是三相逆變橋組成的。如果地鐵在制動的過程中，其直流電壓大于相關數值時，那么便需要將PWM開啟，利用它完成功率器件的控制，最終使得地鐵的直流供電系統(tǒng)始終處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)當中。

三、分布式無功補償方案

所有供電系統(tǒng)其對于功率與負荷都有著嚴格要求，對于地鐵供電系統(tǒng)而言也是如此。地鐵供電系統(tǒng)，在負荷波動上比較大，且容性無功功率也比較大，這也導致其經常會發(fā)生反送無功功率的現象。對此，一定和設計出科學、完善的無功補償方案。上面所舉例的昆明地鐵，其應用的方法為集中式無功補償，需要完成對整體供電系統(tǒng)的補償支持。而分析能饋裝置的整體運行狀況，可以得出該裝置在運行的過程當中，可以獨立完成有功功率、無功功率的控制。當其可以滿足根本的地鐵制動、牽引需求時，便要完成對中壓網絡的無功補償。能饋裝置當中的交流側，其要經過變壓器才能夠與中壓網絡完成相連。由于每一個牽引變電所都基本配置了能饋裝置，那么便可以使用此種方式完成對中壓網絡的分布式無功補償，讓其供電效果顯著提升。

結束語：

總而言之，地鐵在如今已經成為了人們出行的主要工具，這也使得地鐵的供電系統(tǒng)所承受的負荷比較大，每天的工況相差也較大。對于這樣的情況，就需要完成地鐵再生能饋裝置的無功補償，以此達到較好的工況調節(jié)效果，補償方案的應用凸顯出價值。此外，相關人員還應了解地鐵再生能饋裝置的根本價值，對其應用可行性進行進一步的研究，從而讓地鐵運行始終處于穩(wěn)定的環(huán)境當中。

參考文獻：

[1]程晉然， 馬天文， 楊振宇，等. 地鐵再生能饋裝置輔助無功補償的可行性研究[J]. 電氣技術， 2019， 20（03）：129-132.

[2]桑福環(huán)， 張海龍， 王林，等. 地鐵能量回饋裝置的無功補償控制策略[J]. 城市軌道交通研究， 2016， 19（05）：117-120.

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