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地铁供电系统谐波电流和无功功率综合治理方案

冷寒  
【摘要】:在城市公共交通日益拥堵的今天,地铁以其方便快捷、安全稳定等优势受到越来越大的青睐,发展日新月异。随着地铁建设的开展和工程经验的积累,地铁供电系统的电能质量问题成为了业界普遍关注的焦点之一。地铁供电系统在保证地铁牵引机车和地铁车站稳定运行的同时,也对电网带来了不可忽视的谐波污染和无功浪费的现象。 由于采用直流牵引,地铁牵引变电所设置了整流降压装置,另外地铁动力照明系统中普遍采用的各种变频装置,非线性的电光源,UPS、EPS电源等均会产生大量的3、5、7、11、13等次的谐波电流,而谐波电流在电网中流窜甚至放大,产生振动、噪音、过热,严重时甚至烧毁电气设备,引起各种故障和事故,对电网将造成严重的污染。另一方面,由于地铁大量使用感性负荷,尤其是动力照明系统在白天高峰期时段将产生大量的无功功率,经实测其功率因数不到0.9,未达到国家标准,而夜间低谷期时段地铁停运,大量感性负荷被切断,但是供电电缆由于其充电效应将造成容性无功大量倒送电网的现象,致使功率因数严重下降,仅为0.3-0.4左右,浪费严重,需要重点治理。另外有的地铁还为补偿负荷的感性无功功率所增设的电容补偿装置将使得夜间休车时段向电力系统倒送更多的容性无功功率。而目前为了补偿感性无功所设置的电容补偿装置在一定程度上还会放大谐波,造成二次治理的困扰。因此,宏观来看,地铁供电系统所产生的谐波电流和无功功率都将对电网造成严重的影响,如何在消除谐波的同时又能补偿无功功率的问题亟待解决。 基于地铁电能质量问题的特殊性,为了改善地铁供电系统的供电环境,加强供电的可靠性和稳定性,减小对外部电网的不良影响,本文提出了一种新的动态补偿方式,利用现今无功功率补偿领域的最新代表——STATCOM(静止同步补偿器)对地铁供电系统的谐波电流和无功功率进行综合治理。 笔者期望本文的研究内容和成果能够为日后地铁的规划建设和设计研究提供一定的理论依据。


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