一种长、大隧道施工建设的低压供电方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于铁路、公路超长距离隧道的供电技术领域，特别设及一种长、大隧道施 工建设的低压供电方法。
【背景技术】
[0002] 在公路、铁路隧道（特别是长大隧道）的施工过程中，做好施工用电的保障工作是 一个十分关键的环节。现有的400V低压供电线路往往存在电压降落问题，致使末端电压不 能满足用电标准的要求，且存在传输距离不足问题。过去隧道施工中的通常做法将lOkV或 35kV等级电压接引进洞内，但采用该种较高电压进洞的方式需要加大供电设施的防护，并 需采购高压电缆、供电变压器（或将较高等级电压降至所需进洞电压等级的降压变压器等 设施），大大增加了工程投资，延长了工程周期。
[0003] 施工中施工单位根据JGJ46-2005由国家标准局2005-07-01批准，建设部发布的 行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》对施工临时用电负荷情况在施工单位编写临 时用电组织设计后，特别是对隧道超过一公里W上的供电，在供电线路导线截面、用电负荷 和供电能力依据预案进行敷设，W确保隧道施工中的各项进度有序进行。按照隧道内用电 负荷的使用情况，除应符合《铁路工程施工安全技术规程》的要求外；一方面要最大限度地 满足施工需求，另一方面还要尽可能地节约工程投资。
[0004] 突破现有采用400V低压供电线路超长距离供电局限的关键在于进行无功补偿。 并联电容器、静止无功补偿器（SVC)和静止同步补偿器（STATC0M)是目前应用最为广泛的 无功补偿器件。并联电容器与电力电子器件相比，成本，载容量、稳态开关特性、稳态运行可 靠性等方面仍有一定优势。而STATC0M与SVC相比，STATC0M在调节速度更快、运行范围更 宽、谐波电流小等技术性能上好于SVC，但SVC在成本、技术复杂程度上较优，市场份额远大 于STATC0M装置。
[0005] 限制电力电缆长距离送电的条件有两个；其一；导线自身载流量的限制：可W通 过无功补偿，尽量提高功率因数来提高输送功率；其二；导线上电压降落过大，导致末端电 压不能满足用电标准的要求：由于电缆本身电抗值并不是很高，加上无功补偿功率因数较 高，整体输送无功功率较小，则电压降落主要是跟导线电阻有关系。仿真计算主要是针对输 送功率、电压降落和送电距离展开。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种长、大隧道施工建设的低压供电方法，其特征在于，低压 电源长距离供电解决方案包括：
[0007] a)根据实时检测的无功功率进行无功补偿；通过对实际应用中的各无功补偿装 置并联电容器；对SVC、STATC0M、0CC-STATC0M进行了仿真比较后，选择采用0CC-STATC0M策 略进行动态实时无功补偿；
[000引 b)并联一条并行线路，提高极限传输功率；通过减小导线电阻，降低电压降落，从 而提高线缆的极限传输功率；
[0009] C)线路中间添加调压器的大功率传输解决办法；在电缆线路中间添加调压器，视 作将线缆分为两部分重新调压，在保障线缆中电流不超过线缆额定值的情况下，调节调压 器电压范围，W确保负荷正常工作，从应用上来看，认为是把供电距离缩短到自调压器开始 到负荷之间的长度。
[0010] 所述采用0CC-STATC0M策略进行动态实时无功补偿是在低压长距离供电系统中 采用单周期控制实现高速自动实时无功补偿，其控制过程分为两个阶段：
[0011] 1)采用瞬时无功功率检测得到系统负荷端实时无功功率，进行闭环控制模 块设计，推导出系统无功电流参考量iuf，与所得负荷端实时无功功率Q的数学关系式
【主权项】
1. 一种长、大隧道施工建设的低压供电方法，其特征在于，低压电源长距离供电解决方 案包括： a) 根据实时检测的无功功率进行无功补偿：通过对实际应用中的各无功补偿装置并 联电容器；对SVC、STATCOM、OCC-STATCOM进行了仿真比较后，选择采用OCC-STATCOM策略 进行动态实时无功补偿； b) 并联一条并行线路，提高极限传输功率：通过减小导线电阻，降低电压降落，从而提 高线缆的极限传输功率； c) 线路中间添加调压器的大功率传输解决办法：在电缆线路中间添加调压器，可视作 将线缆分为2部分重新调压，在保障线缆中电流不超过线缆额定值的情况下，可适当调节 调压器电压范围，以确保负荷正常工作，从应用上来看，可以认为是把供电距离缩短到自调 压器开始到负荷之间的长度。
2. 根据权利要求1所述一种长、大隧道施工建设的低压供电方法，其特征在于，所述采 用OCC-STATCOM策略进行动态实时无功补偿是在低压长距离供电系统中采用单周期控制 实现高速自动实时无功补偿，其控制过程分为两个阶段： 1) 采用瞬时无功功率检测得到系统负荷端实时无功功率，进行闭环控制模块设计，推 导出系统无功电流参考量与所得负荷端实时无功功率的数学关系另
(其中，Vltms为相电压有效值，A _为相电压相角），从而得到无功参考量计算模型； 2) 采用OCC-STATCOM向系统发出或吸收无功来控制功率传输、维持电压平衡及抑制系 统振荡，即通过快速提供无功电流来稳定线路电压，提高系统功率因数，从而来提高电缆线 路输送功率，实现大功率输电。
3. 根据权利要求1所述一种长、大隧道施工建设的低压供电方法，其特征在于，所述步 骤a)中对SVC、STATCOM、OCC-STATCOM进行了仿真及对各无功补偿装置的仿真结果分析如 表1、表2所不， 表1.各无功补偿装置的仿真结果分析表
C
4. 根据权利要求1所述一种长、大隧道施工建设的低压供电方法，其特征在于，所述步 骤a)中对实际应用中的各无功补偿装置，为使无功补偿具有高速动态，实时响应，无功补 偿电流参考量为：
其中：vSsl为无功电压参考量，为相电压相角，、为相电流（Φ = a，b，c)，Rs为采 样电阻，且其无功补偿电流参考量的相角是在相电压相角的基础上有正负90度的相移。
5. 根据权利要求1所述根据权利要求1所述一种长、大隧道施工建设的低压供电方法， 其特征在于，应用OCC-STATCOM进行了现场调研所得400V电压长距离供电效果对照表如表 3所示， 表3 400V电压长距离供电效果对照表
【专利摘要】本发明公开了属于铁路、公路超长距离隧道的供电技术领域的一种长、大隧道施工建设的低压供电方法。采用对实时检测的无功功率进行无功补偿、并联一条并行线路，提高极限传输功率：通过减小导线电阻，降低电压降落，从而提高线缆的极限传输功率；对SVC、STATCOM、OCC-STATCOM进行了仿真比较后，选择采用OCC-STATCOM策略进行动态实时无功补偿，实现了在长、大隧道施工建设的低压供电的三种低压线路大功率传输：本发明所采用的单周期控制逆变器的OCC-STATCOM补偿方式，其结构比较简单，不需要DSP及软件控制回路，具有动态响应快、通用性强、鲁棒性强等优点。
【IPC分类】H02J3-18, H02J3-12
【公开号】CN104753072
【申请号】CN201510033600
【发明人】吴振升, 徐健
【申请人】北京交通大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年1月22日