静态无功发生器(SVG)在城市轨道交通供电系统中应用.docVIP

静态无功发生器(SVG)在城市轨道交通供电系统中应用摘?要 介绍SVG在城市轨道交通供电系统的应用，分析了SVG无功发生器的工作原理和功能作用后，结合深圳轨道交通XX线110 kV主变电所2×4.2 MVar SVG扩建项目，说明了SVG在城市轨道交通工程应用中的负荷计算、接入方式选择、损耗计算和散热设计等相关方面遇到的问题和采取的措施。 关键词 城市轨道交通供电系统；无功补偿；SVG 中图分类号 TM631 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)062-0192-02 1 概述 城市轨道交通供电系统一般采用直流牵引，交流集中供电方式，变压器数量较多、高压供电回路以电缆为主，电缆总体长度长；动力、牵引变压器、牵引机车、电缆、整流机组在输电系统侧产生的无功冲击及各谐波比较明显，这不仅恶化了电网供电电能质量，导致功率因数低，同时还降低了电网供电可靠性，因此研究轨道交通供电系统的电能质量特点及采取相应的治理措施解决好电气化铁道的无功补偿和谐波的综合治理，对提高供电的可靠性具有十分重要的意义。 2 SVG无功发生器的原理 静止同步补偿（SVG）装置的原理：将电压源型逆变器经过电抗器或者变压器T并联在电网上，通过调节逆变器交流侧输出电压V2的幅值和相位，改变输入系统的无功电流I的幅值，达到迅速吸收或者发出无功功率的效果，实现快速动态调节无功的目的。 传统的SVG采用M2δ控制，物理概念清晰，控制简单，但是M2δ控制要求控制角精度高、系统同步精度高，否则会出现过流的情况，不适合需要补偿冲击、谐波及不对称负荷的场合，而直接瞬时电流控制降低了对系统电压同步信号的依赖性，可快速跟踪负荷电流变化，承受冲击能力强[1]，SVG原理接线及直接瞬时电流控制方法见图1，采用直接瞬时电流控制， SVG不仅可以跟踪补偿冲击型负载的无功冲击电流，而且可以跟踪补偿负荷产生的谐波电流。 3 无功补偿设备选择 无功功率的平衡程度直接影响着电网电压的稳定程度[2]，宜采用就地补偿原则，根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T 16-92），轨道交通属于高压电力用户，计费在110 kV侧，系统功率因数应补偿到0.9以上[3]。 目前采用的无功补偿设备主要有：并联电容器（电抗器），SVC、SVG等。 与目前广泛应用的动态无功补偿设备静止无功补偿器（Static Var Compensator，简称SVC）或其他补偿设备相比，SVG具有更好的性能。 1）启动冲击小：采用自励方式启动，速度快且冲击电流可限制在很小的幅值。 2）动态连续补偿：可以从额定的感性工况到额定容性工况连续输出，与固定电容器或电抗器组合可构成任意范围连续补偿。 3）响应速度快：具有5～10 ms的快速输出无功特性，而传统的SVC响应时间一般在40～60ms（太快可能引起电抗和电容器产生振荡）。 4）谐波特性好：SVG输出电流完全可控，可以输出接近正弦的基波无功电流，特别的，链式结构的SVG，由于不需要连接变压器，而且等效开关频率高，可实现谐波补偿功能，而SVC在运行过程中会产生大量不可控的谐波电流，需要附带大量无源滤波支路来对自身产生的谐波电流进行滤波。 5）占地面积小：安装尺寸一般只有SVC的1/2～1/3，配置更加灵活。 6）损耗小效率高：SVG等效运行损耗一般只有SVC的1/3～1/2。 7）补偿能力强：SVG输出电流不依赖于系统电压，系统电压跌至20%仍可输出额定无功电流，而SVC输出电流与系统电压成正比下降.达到同等补偿效果SVG容量可以比SVC容量小20%～30%。 8）可靠性好：SVG可等效为一个可控电流源，对外部系统运行条件和结构变化不敏感，不会出现振荡现象，而SVC采用大量电容电抗器，当外部系统容量与补偿装置的容量可比时，会产生不稳定性而发生振荡。 考虑轨道交通的实际情况，宜采用SVG设备进行无功补偿。 4 SVG在轨道交通工程应用 2011年12月深圳轨道交通XX线开始进行110 kV主变电所SVG扩建工程，XX线共有2座110 kV主变电所，每座主所容量均为2×40MVA，本次扩建工程在XX主变电所安装2×4.2MVar SVG，并于2012年5月投入运行。 4.1 SVG安装接线方式 根据轨道交通的供电方式[5]，可以采用如图2所示的集中式补偿、分区集中式补偿和分布式补偿3 种方案.考虑轨道交通供电系统中需要补偿大量的电缆无功，采用分布式参数对地铁中电缆两端的电压变化进行计算。 轨道交通内变电所之间距离一般1 km～3 km，分区之间距离大约5 km～6 km，如果一台变压器发生故障，那么两端最长电气距离小于15 km，分布式补偿、分区集中补偿和集中式补偿三者总体