专利名称：用于牵引供电系统的动态无功功率补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电气化铁路牵引供电系统，特别涉及一种用于牵引供电系统的动态无功功率补偿装置。
背景技术：
山区电气化铁路，线路坡度通常较大，牵引负荷波动较为剧烈，特别是在开通初期，实际运量与设计运量存在很大差距，造成供电臂电流较小，牵引变压器容量利用率非常低，若牵引供电系统采用传统的固定无功功率补偿装置，牵引供电系统无功欠补偿或过补偿的情况难以避免。为了解决功率因数问题，动态无功功率补偿装置逐步在牵引供电系统得到推广和应用，目前使用的方式主要有:晶闸管控制电抗器(TCR)、可控磁饱和电抗器、有级调压式高压动态无功补偿系统(SAVDC)、无功功率发生器(SVG)等。经过现场实际运行的证明和考验，各种方式均存在一定问题和缺陷。晶闸管控制电抗器(TCR)方式由于铁路牵引负荷变化较为剧烈、谐波含量较高等，晶闸管运行工况较为恶劣，经常出现损坏，导致系统无法正常运行，且装置存在轻载和空载时的损耗较大的问题；可控磁饱和电抗器方式由于动态调节电抗器的磁饱和度，发热和噪声较大，且装置轻载和空载时的损耗较大；有级调压式高压动态无功补偿系统(SAVDC)方式由于可控并联电容支路无法工作于零电压状态，空载和轻载时，产生容性无功倒送电网，对于负荷较轻线路，功率因数无法达到电力部门考核要求；无功功率发生器(SVG)方式系统较为复杂、可靠性较低、价格较高，在电气化铁路缺乏较为成熟的运行经验。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于牵引供电系统的动态无功功率补偿装置，以实现牵引供电系统的动态无功功率平衡。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下:本实用新型的牵引供电系统的动态无功功率补偿装置，其特征是:该装置通过室内真空断路器直接挂接在所内27.5kV母线上，与真空断路器间设置手动隔离开关；自耦调压变压器内设并联电抗器，形成可调并联电抗器支路；第一有载调压开关和第二有载调压开关设置于自耦调压变压器内；由并联电容及电抗器构成并联电容补偿回路；电压互感器并联于电容支路上，构成并联电容支路的差压保护回路；第一电流互感器、第二电流互感器串联于并联电容支路两侧，构成差流保护回路；设置第一避雷器、第二避雷器并联于自耦调压变压器两侧，构成过电压保护回路。本实用新型的有益效果是，采用一种特殊的自耦调压变压器，设置两套有载调压分接开关，一套控制并联电容器的无功功率输出，另一套控制并联电抗器的无功功率输出，通过电感和电容支路的动态协调配合，实现牵引供电系统的动态无功功率平衡；由于电感支路主要用于抵消空载或轻载时过多的容性无功功率，容量较小，因此将电抗器置于自耦调压变压器油箱内，利用变压器油解决电抗器的绝缘和散热问题，实现紧凑化设计。
本说明书包括如下两幅附图:图1是本实用新型用于牵引供电系统的动态无功功率补偿装置的结构示意图；图2是本实用新型用于牵引供电系统的动态无功功率补偿装置中自耦调压变压器的内部接线示意图。图中示出部件名称及所对应的标记:所内27.5kV母线α、室内真空断路器1QF、手动隔离开关1QS、自耦调压变压器1ΤΥ、并联电抗器DK、第一有载调压开关Κ1、第二有载调压开关Κ2、并联电容1C、电抗器1L、电压互感器1TV、第一电流互感器2ΤΑ、第二电流互感器4ΤΑ、第一避雷器1F、第二避雷器2F。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。参照图1、图2，本实用新型的牵引供电系统的动态无功功率补偿装置，其特征是:该装置通过室内真空断路器IQF直接挂接在所内27.5kV母线α上，与真空断路器间设置手动隔离开关IQS ；自耦调压变压器ITY内设并联电抗器DK，形成可调并联电抗器支路；第一有载调压开关Kl和第二有载调压开关Κ2设置于自耦调压变压器ITY内；由并联电容IC及电抗器IL构成并联电容补偿回路；电压互感器ITV并联于电容支路上，构成并联电容支路的差压保护回路；第一电流互感器2ΤΑ、第二电流互感器4ΤΑ串联于并联电容支路两侧，构成差流保护回路；设置第一避雷器1F、第二避雷器2F并联于自耦调压变压器ITY两侧，构成过电压保护回路。所述并联电容IC通常采用4串N并类型电容。本实用新型利用传统的有级调压式高压动态无功补偿系统(SAVDC)装置运行可靠、价格较低、运行能耗较低等特点，在其基础上进行了改进，将自耦调压变压器增加了一套有载调压分接开关，同时增设并联电抗器，形成可调并联电抗器支路，空载或轻载时，通过调节可调并联电抗器感性无功功率的输出，补充过多的容性无功，保证功率因数达到电力部门考核要求。本实用新型为用于牵引供电系统的动态无功功率补偿装置，该装置通过室内真空断路器直接挂接在所内27.5kV母线上，根据电网系统的无功变化，通过动态调节电感和电容支路的工作电压，调整两支路输出的感性和容性无功，实现动态无功补偿。该装置采用技术成熟的有载调压自耦变压器、电容器、电抗器等设备，运行稳定可靠、价格较低。正常负荷工况下，仅电容器支路输出容性无功，补偿牵引负荷的感性无功功率，电抗器支路基本不输出感性无功；空载或轻载工况下，电容器支路工作于较低级位，输出较低容性无功，电抗器支路输出较低感性无功，抵消容性支路输出的容性无功，这样，保证了各种工况下无功功率的平衡，同时，也保证了装置在各种工况下较低的损耗。该装置采用特殊设计的自耦调压变压器，自耦调压变压器采用有载调压方式，设置两套有载调压分接开关；一套有载调压分接开关控制并联电容器的无功功率输出，并联电容器主要用于补偿机车负荷的感性无功功率；另一套有载调压分接开关控制并联电抗器的无功功率输出，并联电抗器主要用于抵消空载或轻载时过多的容性无功功率。由计算机构成的高压无功补偿自动控制装置，通过实时采集电网的电压、电流、功率因数，分析负荷的变化趋势、系统无功功率、系统谐波含量、电压波动情况等，利用模糊控制技术调节有载分接开关，实现动态优化补偿，并达到无功补偿容量随系统负荷无功容量自动跟踪调节的目的。以上所述只是用图解说明本实用新型用于牵引供电系统的动态无功功率补偿装置的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。
权利要求1.牵引供电系统的动态无功功率补偿装置，其特征是:该装置通过室内真空断路器(IQF)直接挂接在所内27.5kV母线(α )上，与真空断路器间设置手动隔离开关(1QS)；自耦调压变压器(ITY)内设并联电抗器(DK)，形成可调并联电抗器支路；第一有载调压开关(Kl)和第二有载调压开关(Κ2)设置于自耦调压变压器(ITY)内；由并联电容(IC)及电抗器(IL)构成并联电容补偿回路；电压互感器(ITV)并联于电容支路上，构成并联电容支路的差压保护回路；第一电流互感器(2ΤΑ)、第二电流互感器(4ΤΑ)串联于并联电容支路两侧，构成差流保护回路；设置第一避雷器(1F)、第二避雷器(2F)并联于自耦调压变压器(ITY)两侧，构成过电压保护回路。
2.如权利要求1所述的牵引供电系统的动态无功功率补偿装置，其特征是:所述并联电容(IC)采用4串N并类型电容。
专利摘要牵引供电系统的动态无功功率补偿装置，以实现牵引供电系统的动态无功功率平衡。该装置通过室内真空断路器直接挂接在所内27.5kV母线上，与真空断路器间设置手动隔离开关；自耦调压变压器内设并联电抗器，形成可调并联电抗器支路；两有载调压开关设置于自耦调压变压器内；由并联电容及电抗器构成并联电容补偿回路；电压互感器并联于电容支路上，构成并联电容支路的差压保护回路；两电流互感器串联于并联电容支路两侧，构成差流保护回路；两避雷器并联于自耦调压变压器两侧，构成过电压保护回路。
文档编号H02J3/18GK203056590SQ201220725390
公开日2013年7月10日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者邓云川, 严希, 尹磊, 潘英, 宋兵, 高宏, 汪秋宾, 李良威, 陈刚 申请人:中铁二院工程集团有限责任公司