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摘要：对于地铁低压配电系统中存在的三相电流不平衡情况，本文基于对称分量法补偿原理提出一种不平衡补偿方案，可有效实现负荷不平衡补偿，进而提高系统的安全稳定性。
关键词：不平衡补偿；对称分量法；动态无功补偿装置
1.地铁低压配电系统不平衡补偿的基本概念
新时期我国交通事业空前发展，地铁轨道的规划与建设住带动了社会的进步，人们对物业的开发以及地铁人性化设计的需求逐步提升。地铁的运行离不开供电系统的支持，而想要满足人们多元化的需求就要加大电力的需求。地铁的低压配电系统在设计过程中应当考虑多方面的因素，比如通常在低压配电系统的运行过程中一般会有较多单相负荷的产生，因此在设计地铁低压配电系统时可以通过各相插座的设置方式来将不平衡的三相进行补偿。但是在地铁低压配电系统中由于存在较大的随机使用性，因此地铁车站内的单相复合会存在严重的不平衡现象，导致地铁低压配电系统会存在严重不稳定现象，对电网的正常运行造成了不利的影响，因此如何补偿地铁抵押配电系统的不平衡，将负荷正常分布以平衡电流，成为目前低压配电系统设计研究的重点。
以往低压配单系统对其内部负荷不平衡的补偿都依照石梅斯的平衡补偿原理进行。这种低压配电系统的平衡补偿原理是基于负序电流的平衡与补偿，但却没有综合低压配电系统中有关零序电流的不平衡补偿。本文主要研究地铁低压配电系统中的不平衡电流补偿，依照无功补偿的基本原理，从而达到对低压配电系统运行中负序与零序分量的协调补偿，提高地铁低压配电系统的运行稳定性、协调性以及平衡性，优化低压配电线路的性能参数，提高电力系统运行的可靠性。以下就对具体的不平衡补偿方案与措施进行简单探讨。
2不平衡补偿原理
图1不平衡负荷无功补偿原理图
图1所示为三相四线制不平衡负荷无功补偿原理图。该配电系统的不平衡补偿网络连接方式可以有效补偿零序电流的不平衡，通过该补偿原理可以将地铁低压配电系统中不平衡的负荷与电流等协调补偿，从而达到配电线路中相同的电压位。以往的补偿y型方式对零序不平衡电流进行补偿的时候会在系统中产生少量的负序电流，这样就加大了系统中本身存在的总体负序电流值，导致不平衡度加大。而图示的三角贯通不平衡补偿方式可以有效平衡低压配电系统中的电压与电流，在对负序不平衡电流进性补偿的时候不会造成零序电流的增大，将这两种补偿网络综合在一起可以真正实现地铁低压配电系统的三相平衡。
假设系统三相电压完全对称，利用对称分量法进行分析，取电流的正序、负序、零序分量分别为i1 、 i2、 io，可以推导出零序电流补偿网络及负序电流补偿网络中电流的各序分量。
由于△型负序电流补偿网络对于线电流不产生零序分量，则有:
3不平衡补偿方案研究
静止无功补偿器svc被广泛应用于配电系统电压调整、改善功率因素等〔固定电容器加可控电抗器(FC+CR)是最典型的svc补偿装置，其中FC电路用来补偿系统需要的容性无功，可控电抗器CR用来动态补偿系统需要的感性无功，进而实现无功的动态补偿。
MCR被研发的主要原理就是铁磁饱和工作，这种电抗器在与配电交流系统连接之后，就会通过对MRC闸管导通角的控制来实现对励磁绕组中流经电流值的改变，以便灵活有效的调节MRC中的磁导率，并对MRC中的武功容量值进行调控。MRC的截面结构较小，整体结构精简，因此在应用过程中可以较大范围的调控不平衡状况。
通过以上的分析我们可知，在对地铁低压配电系统进行不平衡补偿之前，我们首先要做的就是分析其系统的无功补偿的仿真实验结果，根据最小容量的平衡补偿方法，将系统所需要的补偿量准确计算出来，此时再依靠MCR的投入，就可以得到低压配电系统不平衡补偿之前与之后的实际电流图示。
图2补偿前后三相电流仿真波形
从上图可知，低压配电系统中的三相电流在没有使用无功补偿之前，其相位以及电流幅值都存在严重不平衡现象，而采用该补偿方法进行补偿之后可以明显看出配电系统中的电流呈现出平衡稳定状态，且有效降低了电流的幅值。因此该补偿方法具有较高实用价值。
通过上述对低压配电系统不平衡补偿方法的仿真实验分析后，我们可知在对低压配电系统不平衡补偿装置进行设计与控制的时候需要结合控制与其结构原理进行，根据实际情况选择最佳的补偿容量元件，结合有效控制系统来补偿地铁低压配电系统中的不平衡现象。
本文研究的低压配电系统不平衡补偿方案主要是通过MCR与FC优劣互补的一种方式来实现的，低压配电系统中若是串联可控电感与电容还可以降低电流的谐波作用，避免冲击电流对电容器组的破坏。以下研究MCR投入控制方法以及投切电容器的顺序。
以零序补偿网络的A相为例，假设零序补偿网络A相需要提供的无功功率为Q。将电容器分两组进行投切，在提供容性无功的同时兼做3次和5次单调谐滤波器的作用。设3次电容器组投入时K1=1，其能够提供的容性无功为Qc1，5次电容器组投入时K2=1，其能够提供的容性无功为Qc2, MCR能够提供的最大感性无功为 ，MCR实际需要提供的感性无功为-QM。根据以上分析的补偿原理和补偿原则，最终零序补偿网络A相需要提供的无功补偿量的控制策略为:
为-Q。根据以上分析的补偿原理和补偿原则，最终零序补偿网络A相需要提供的无功补偿量的控制策略为:
4结论
本文主要基于地铁低压配电系统的不平衡状况提出了一种对称分量的补偿方法，这种不平衡补偿策略的应用可以有效解决三相四线低压配电系统中的不平衡电流现象。而利用电感器与FC+MCR相结合的不平衡补偿策略可以提高系统运行的可靠与稳定性，今后我们还需继续优化地铁低压配电系统的不平衡补偿与控制方案，以便提高地铁供电系统的运行安全与可靠性。
参考文献:
[1] 王文彬.地铁低压配电系统谐波分析及治理研究[J].电子测试.2014(16)
[2]王文彬.地铁低压配电系统谐波分析及治理研究[D].西安科技大学.2013
论文作者:黄剑
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/14
标签：不平衡论文; 系统论文; 电流论文; 低压配电论文; 地铁论文; 分量论文; 原理论文; 《电力设备》2017年第29期论文;