【摘 要】隨著電氣化鐵路的迅速發(fā)展，電鐵牽引負(fù)荷產(chǎn)生的負(fù)序分量及高次諧波，除對牽引供電系統(tǒng)造成危害外，還會(huì)造成電力系統(tǒng)負(fù)序及諧波污染，因而，電鐵的負(fù)序及諧波危害已成為制約我國電氣化鐵路發(fā)展的重要因素。結(jié)合電氣化鐵路給電網(wǎng)帶來的影響，著重探討電鐵負(fù)序補(bǔ)償中SVC的使用問題。對SVC負(fù)序補(bǔ)償原理及運(yùn)行方式進(jìn)行了研究分析，對SVC在電鐵負(fù)序治理中的應(yīng)用前景做了初步探討，以期提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】電氣化鐵路 負(fù)序補(bǔ)償

一、電鐵負(fù)荷負(fù)序分量對電網(wǎng)的影響

（一）負(fù)序分量對電網(wǎng)的影響

1. 對旋轉(zhuǎn)電機(jī)的影響

2.對電力變壓器的影響負(fù)序電流造成電力系統(tǒng)三相電流不對稱，使得變壓器的額定出力不足（即變壓器容量利用率下降）。

3.對輸電線路的影響流過電力網(wǎng)的負(fù)序電流，只是降低了電力線路的輸送能力，并不作功。第三，對繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的影響對各種以負(fù)序?yàn)V波器為啟動(dòng)元件的保護(hù)及自動(dòng)裝置干擾：由于保護(hù)按負(fù)序（基波）量整定，整定值小、靈敏度高。濾波器為啟動(dòng)元件時(shí)，實(shí)際運(yùn)行中已引起下列保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)。

（二）負(fù)序分量影響的標(biāo)準(zhǔn)

]我國有關(guān)同步發(fā)電機(jī)承受不平衡電流允許值的規(guī)定如下：1）在按額定負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)三相電流之差不超過額定值的10%，水輪發(fā)電機(jī)和同步調(diào)相機(jī)三相之差不超過額定值的20%，同時(shí)任何一相的電流不得大于額定值。2）在低電壓額定負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行時(shí)，各相電流之差可以大于上面的規(guī)定值，但應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定數(shù)值。對于100 MW及以下汽輪發(fā)電機(jī)，當(dāng)三相負(fù)荷不對稱時(shí)，若每相電流均不超過額定值，且負(fù)序分量與額定電流之比不超過8%，應(yīng)能連續(xù)運(yùn)行，100 MW以上的發(fā)電機(jī)，一般認(rèn)為負(fù)序分量與額定電流之比不超過5%。

二、 SVC負(fù)序補(bǔ)償基本原理及運(yùn)行方式

SVC全稱為“靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器”，主要用于補(bǔ)償用戶母線上的無功功率，其通過連續(xù)調(diào)節(jié)其自身無功功率來實(shí)現(xiàn)的，一般SVC由并聯(lián)電感和電容兩個(gè)回路組成，其中感性回路為動(dòng)態(tài)回路，其感性無功功率可連續(xù)分相調(diào)整，使得整個(gè)裝置無功功率的大小和性質(zhì)發(fā)生變化，分相控制的依據(jù)為三相平衡原理。根據(jù)補(bǔ)償理論，將一個(gè)理想的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)與負(fù)荷相連就可以把任何不平衡的三相負(fù)荷變換成一個(gè)平衡的三相有功負(fù)荷，而不會(huì)改變電源和負(fù)荷間的有功功率交換，能夠取得良好的電能質(zhì)量治理效果。

三、SVC在電鐵負(fù)序治理中的應(yīng)用

（一）國外電鐵SVC應(yīng)用情況日本東海道新干線西相模牽引變，根據(jù)牽引變接入電網(wǎng)點(diǎn)檢出的無功電流和負(fù)序電流，由負(fù)荷特性計(jì)算補(bǔ)償電路SVC所需無功電流的數(shù)值，對TCR中的晶閘管觸發(fā)信號加以控制，從而對有功功率的不平衡與負(fù)序進(jìn)行補(bǔ)償。澳大利亞昆士蘭鐵路將總?cè)萘繛?00 MV·A的套SVC根據(jù)需要分別裝設(shè)在沿途各牽引變的低壓側(cè)，將一套340 MV·A的SVC裝設(shè)在更高一級電壓等級的電網(wǎng)。補(bǔ)償后，負(fù)序電壓由補(bǔ)償前的4.5%下降到0.8%。英法海底隧道采用了ABB提供的SVC以解決負(fù)荷平衡問題，通過SVC補(bǔ)償后，不平衡度小于0.1%。

（二）國內(nèi)電鐵SVC應(yīng)用情況2000年10月，神朔電氣化鐵路（神華集團(tuán)）開通，單相供電牽引所產(chǎn)生巨大負(fù)序電流，引起三相供電系統(tǒng)的不平衡，給鄰近神木電廠（屬神華集團(tuán)）發(fā)電機(jī)組（2×100 MW）穩(wěn)發(fā)、滿發(fā)以及整個(gè)陜北電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行帶來嚴(yán)峻考驗(yàn)。2000年11月至12月神木發(fā)電公司2臺(tái)發(fā)電機(jī)組由于負(fù)序原因被迫停運(yùn)，損失發(fā)電量超過1×108 kW·h。2001年330 kV神木變投運(yùn)后，供電質(zhì)量得到了一定的改善。根據(jù)實(shí)測，330 kV神木變2臺(tái)主變并列運(yùn)行時(shí)，神木發(fā)電公司單機(jī)組運(yùn)行，發(fā)電機(jī)中負(fù)序電流可達(dá)到額定電流的15%（規(guī)定值<8%，2 臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)中負(fù)序電流也可達(dá)到8%的臨界值）。為保證發(fā)電公司能正常發(fā)電，330 kV主變只能采用分列運(yùn)行方式，1臺(tái)供神木發(fā)電公司發(fā)電進(jìn)網(wǎng)，1臺(tái)供電鐵牽引站送電。在該方式下，單機(jī)組發(fā)電時(shí)，發(fā)電機(jī)中的負(fù)序電流仍時(shí)有超過8%的現(xiàn)象發(fā)生。由于電鐵的影響，神木發(fā)電公司在運(yùn)行中還經(jīng)韓宏飛等：電氣化鐵路中SVC 負(fù)序補(bǔ)償應(yīng)用技術(shù)研究Vol.25 No.6常出現(xiàn)發(fā)電變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)、循環(huán)水泵電機(jī)過負(fù)荷等故障。2002年，經(jīng)過多方考慮神華集團(tuán)公司斥巨資在神朔電鐵供電線路上加裝靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置（SVC）以治理電鐵牽引站對電網(wǎng)所產(chǎn)生的污染，包括抑制諧波、提高功率因數(shù)、快速連續(xù)無功調(diào)節(jié)、抑制電壓波動(dòng)和閃變、解決三相不對稱等問題。神朔SVC工程與2002年5月底投入運(yùn)行，并于2002年8月10日完成竣工驗(yàn)收移交。其間西北電力試驗(yàn)研究院受用戶委托對該工程進(jìn)行了實(shí)際跟蹤測試，證明該設(shè)備性能穩(wěn)定、運(yùn)行安全可靠、各項(xiàng)指標(biāo)均為優(yōu)良、補(bǔ)償效果良好，完全達(dá)到并優(yōu)于用戶要求，方案實(shí)施后取得了預(yù)期效果。該裝置在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了110 kV電鐵供電線上對多座電鐵牽引負(fù)荷的整體動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償，首開電鐵與電網(wǎng)補(bǔ)償綜合治理的成功先例。

四、結(jié)語

SVC裝置在電氣化鐵道中應(yīng)用的主要問題是資金問題。隨著我國電網(wǎng)建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展以及電氣化鐵路大規(guī)模的建設(shè)，對SVC在電鐵中的應(yīng)用提出了更高要求，迫切需要設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出性能最佳、價(jià)格便宜的SVC裝置。近10 a來，國產(chǎn)SVC裝置的安全運(yùn)行實(shí)踐證明了國產(chǎn)SVC裝置技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的優(yōu)越性和先進(jìn)性。目前國產(chǎn)SVC已占領(lǐng)了國內(nèi)電氣化鐵路系統(tǒng)、冶金行業(yè)絕大部分市場份額，成為世界上SVC的主要制造商之一，2006年的裝機(jī)數(shù)量更是首次超過瑞士ABB與德國西門子SIEMENS，躍居全球第一，國內(nèi)廠家精心研制的高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置（SVC）已具有國際同期先進(jìn)水平?？梢灶A(yù)見，隨著國產(chǎn)SVC技術(shù)水平的進(jìn)一步成熟、性價(jià)比的進(jìn)一步提高，SVC在我國電氣化鐵路建設(shè)中必將發(fā)揮重要作用，為促進(jìn)我國鐵路建設(shè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展提供有力保障。

參考文獻(xiàn)：

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