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| 基于SVG的城市轨道交通供电系统功率因素补偿研究 摘要：城市轨道交通是社会发展的基础，越来越多的新技术被运用于城市轨道交通供电系统的建设中，促进其稳定运行。本文详细说明系统功率因数的概念和意义，说明SVG技术，详细介绍基于SVG的城市轨道交通供电系统对功率因素补偿效应，希望对供电系统的可持续发展有所裨益。 关键词：SVG；城市轨道交通；供电系统；功率因素；补偿研究 城市轨道交通供电系统包括电力网供电系统、牵引供电系统和动力照明供电系统三部分，后两者对系统功率因数影响极大，而供电系统的功率因数需国家和地方电力管理部门严格把控，将新技术与之结合是供电系统发展的必经之路。 1 供电系统功率因素的相关概念 对于城市轨道交通系统而言，一般会采用24 脉波变压整流系，由两台 12 脉波整流变压器构成，两套整流机组一般采用独立进线、运行，即使一台出现故障仍具备用功能。功率因数，即交流装置电网p值（每相输入有功功率）与s值（表观功率 ）之比，其计算公式为cosϕ=p/s=p/（√3UI）=p/√（p2+Q2），Q为无功功率[1] ，在实际的运行中有功功率和无功功率皆具波动性，常常以日平均值或月平均值提高其计算准确率。 提高功率因素对于供电系统运行有着重要的意义，具体如下：①改善设备利用率，功率因素的提高意味着输出有功功率更大，其改善程度表现了潜力挖掘程度；②可减少电压损失，提升电压质量；③减少线路损失，有功损耗和功率因数成反比，功率因数的提升意味着损耗降低；④提高电力网的传输能力，在有功功率固定情况下，视在功率与功率因数成反比，视在功率越小，传输能力越大。 2 SVG技术介绍 SVG 技术起源于上世纪末，为新兴技术，其技术来源于电力系统，但在不断的运用发展中渐渐涉及到多个领域，包括煤矿行业、冶金行业、轨道交通行业等。SVG指的是将自换相桥式电路或经由电抗器或直接联网，科学的对桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位进行调节，也可直接控制交流侧，使其产生满足需求的无功电流，最终达到动态无功补偿的效果。SVG可控制无功补偿和有功电流，前者产生所需无功补偿电流，后者对有功损耗进行补偿，分为直接和间接控制两种方法。 3 基于SVG的城市轨道交通供电系统功率因素补偿 2009年，我国广州地铁五号线作为首个SVG 装置试点区域，随后越来越多的省市开始于城市轨道交通中实行这种新型无功补偿技术，此类SVG 装置多为二电平压型逆变器，在GTO 器件基础上进行研发，具有较高的耐压和容量[2] ，在实际运行中需要特殊的缓冲电路，会出现较大的损耗。随着技术的改进，可以预见未来的城市轨道交通供电系统SVG技术将具有更好的功率因素补偿效果，具有较快的反应速度，可连续进行无功吸收，并且控制高次谐波的产量及范围，控制损耗与噪音，具有非常广阔的应用前景。 分析现阶段轨道交通电力系统可发现，用电负荷存在高峰低谷区别，以地铁为例，在高峰时段感性，低谷时段容性，使得无功补偿较为困难，需要安装在容性和感性中顺畅切换的无功补偿装置。传统的城市轨道交通中多采用固定式投切的电容、电抗器组，需要较大的占地区域，较长的反应时间，难以很好的补偿城轨不稳定负荷，在其中添加SVG动态无功补偿技术就能很好的解决这些问题。 现阶段的轨道交通供电系统具有较多的感性负载，如电力变压器动力照明负载等设备，而若想改善现阶段损耗高、容量利用率低、成本高的现状，需要改善供电系统功率因数，抑制无功反送，在较大的感性设备处安装电容性补偿装置，采用动态补偿装置，以达到高效率、高质量的补偿结果。 除此之外，可在各供电分区主变电所安置SVG 静止无功发生器，充分利用SVG技术，实现动态补偿，相当于一个电压型逆变器或者与电网同频率的交流电压源，优势在于更能控制幅值和相位，其核心主体为主变流器电路，包括直流电容器组、多脉波逆变器等，以产生48 脉波多重化结构，经由变压器、断路器和 35k V 系统连接到达输送补偿电流的目的。SVG可采用IGBT 和IGCT，前者更为常见，也是各大电气制造公司的发展方向，2004年，美国将IGBT技术接于138k V 系统SVG 装置[3] ，效果显著，国内对于此技术的运用也在不断的进步中，不断有新技术、新产品出现，促使城市轨道交通经济效益和社会效益提升。 4 总结 城市轨道交通是民生基础建设的重要部分，先进的供电系统有助于轨道交通的高效率运行，然而调研发现，现阶段我国的城市轨道交通供电系统功率因数无法随时随地满足国家标准，存在诸多弊端，极大的限制了城市轨道交通发展。对此，了解功率因素的概念、计算方法、意义等，将SVG技术与供电系统进行结合，补偿整个系统的功率因素，可采用SVG静止无功发生器进行负载补偿，开于较大采用感性设备处安装电容性补偿装置进行动态补偿，促使城市轨道交通供电系统高效率、高容量、低成本、低损耗的运行，为城市建设做出贡献。 参考文献 [1] 李建民 ， 徐坚.基于SVG的城市轨道交通供电系统功率因数补偿研究[J].变压器，2008，12( 12) : 112-114 [2] 隋佳斌.SVG技术在城市轨道交通领域的应用研究[M].华南理工大学，2012，37( 38) : 247-248 [3] 廖钧.城市轨道供电系统无功补偿方案研究[M].西南交通大学，2017，30( 16) : 196-198 |
