（广西沿海铁路股份有限公司，工程师 广西南宁 530001）
摘要：本文分析了SS型电力机车的牵引工况，针对其无功功率变化大、电压波动范围大、谐波含量大的特点，采用磁控式动态补偿（MSVC)治理方案，并对治理效果进行测试，表明磁控式动态补偿装置可以有效改善铁路牵引系统的电能质量。
关键词：牵引供电；无功补偿；磁控电抗器；MSVC
2015年7月份广西沿海铁路股份有限公司黎钦铁路电气化开通，全线共设置有大崇、陆屋两个变电所，由于黎钦铁路为货物专线，全线主要采用SS3型机车进行牵引，导致产生大量高次谐波，严重影响电能质量，且平均功率因数约0.8，每月力率罚款电费14万左右。因此，我们针对这一现状进行研究，决定采用磁控式动态补偿（MSVC)进行整治，下面以陆屋变电所为例，就整治的具体情况进行分析。
1 陆屋牵引变电所基本情况
1.1 变电所主接线
牵引供电系统供电方式（见下图所示），单台牵引变容量为20+20MVA，V,v接线，如下图所示：
1.2 牵引机车：
该线路采用的电力机车的主要车型为SS3型，电力机车采用交流电流制，即单相工频制，传动方式为交-直方式，3、5、7次谐波含量丰富。
2 动态补偿方案
2.1 技术选型概述：
目前牵引变电所中主要采用静止型动态补偿装置，主要由并联电容器组和可调电抗器并联组成（如图1）；
其中电容器支路提供容性无功并抑制谐波，当需要调节装置补偿容量时，只需改变可调电抗器的输出容量，就可以实现无功功率连续快速可调。
目前普遍应用的SVC主要有TCR型和MCR型两种，其补偿效果是一样的，主要区别在于可调电抗器的调节方式。TCR型动态补偿装置维护量大、运行成本高、占地面积大，在牵引变电所未得到大量推广应用；磁控式动态补偿装置具有可靠性高、免维护、结构简单、占地面积小等显著优点。
综合考虑上述不同技术的各自特点，该牵引所装设两套磁控式动态无功补偿技术的装置。
2.2 方案设计：
2.2.1 基波补偿容量：按照目标功率因数≥0.95计算，根据实际需求在A、B两个供电臂27.5kV母线上安装的电容器容量分别为6000kVar、6000kVar（单台电容器额定电压8.4kV，能在1.36倍的工频额定电压下连续运行），电容器支路在额定电压27.5kV时有效补偿容量为4567kVar、4567kVar，线路空载时段系统电压升高到29kV时有效补偿容量为5080kVar、5080kVar。
2.2.2 磁控电抗器容量：根据电容器支路在不同时段输出容量的变化、电缆及接触网容性充电功率向系统倒送无功，分别配置磁控电抗器，和电容器支路配合使用，可以实现每套装置连续动态可调。
2.2.3 电容补偿支路设计：
根据机车特性，采用单调谐滤波器，电抗率设计为12%。
2.2.4 一次系统图（图2).：
2.5 磁控式动态无功补偿装置工作原理：
2.5.1 成套装置工作原理：
磁控式动态补偿装置由电容补偿支路、磁控电抗器（简称MCR）支路并联组成，其中补偿支路固定连接于母线，通过调节磁控电抗器的输出容量，实现无功功率连续动态调节，实物图见图3。
2.5.2 磁控电抗器（MCR）工作原理
磁控电抗器是成套装置的核心器件，它采用直流助磁原理，利用附加励磁电流控制铁心饱和度，从而实现容量连续可调，其原理接线如图4所示：
当主绕组接电源，电源电压处于正半周时触发可控硅T1，形成图5（a）所示的等效电路，在回路中产生直流控制电流；在电源电压负半周触发导通可控硅 ，形成图5（b）所示的等效电路，在回路中产生直流控制电流。
3 应用效果测试：
3.1 测试数据：
A相动补装置投入运行后，电能质量实测数据如下：
3.2 数据分析：
动补装置投入运行后，系统电压在26.4kV~28.8kV；动补装置控制点（27.5kV侧)功率因数大于0.95，3次、5次、7次谐波电流95%的概率值分别为21.65A、18.46A、9.864A。
结论
牵引变电所无功波动具有随机性，整体功率因数很低，导致力率调整电费高昂，而机车产生的大量高次谐波严重影响电能质量，因此必须进行治理。本文通过对磁控式动态补偿装置在黎钦铁路牵引变电所实际应用后的数据分析，表明其对提高功率因数、滤除系统谐波具有明显效果，且装置本身优势明显，较其它类型动态无功补偿装置更适应牵引变电所相对恶劣的使用环境，是理想的技术选择。
参考文献
[1]李群湛.《电气化铁道并联补偿及应用》.中国铁道出版社,1993.
[2]贺威俊,高仕斌,张淑琴等.《电力牵引供变电技术》.西南交通大学出版社,1998.
[3]林海雪,孙树勤.《电力网中的谐波》.中国电力出版社,1998.
[4]寇宗乾.《牵引变电所无功动态并联综合补偿装置设计与实践》.继电器,2003年09期.
[5]王勇.《电气化铁路滤波器的优化设计》.电气化铁道,1999,C3.
[6]黎文安,何斌,文康珍.《磁阀式可控电抗器在电气化铁路动态无功补偿中的应用》.东北电力技术,2003年第09期.
论文作者:梁凯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/12
标签：装置论文; 变电所论文; 动态论文; 谐波论文; 支路论文; 可调论文; 容量论文; 《电力设备》2017年第4期论文;