專利名稱：用于牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)，特別涉及一種用于牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
山區(qū)電氣化鐵路，線路坡度通常較大，牽引負(fù)荷波動(dòng)較為劇烈，特別是在開(kāi)通初期，實(shí)際運(yùn)量與設(shè)計(jì)運(yùn)量存在很大差距，造成供電臂電流較小，牽引變壓器容量利用率非常低，若牽引供電系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的固定無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，牽引供電系統(tǒng)無(wú)功欠補(bǔ)償或過(guò)補(bǔ)償?shù)那闆r難以避免。為了解決功率因數(shù)問(wèn)題，動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置逐步在牽引供電系統(tǒng)得到推廣和應(yīng)用，目前使用的方式主要有:晶閘管控制電抗器(TCR)、可控磁飽和電抗器、有級(jí)調(diào)壓式高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)(SAVDC)、無(wú)功功率發(fā)生器(SVG)等。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的證明和考驗(yàn)，各種方式均存在一定問(wèn)題和缺陷。晶閘管控制電抗器(TCR)方式由于鐵路牽引負(fù)荷變化較為劇烈、諧波含量較高等，晶閘管運(yùn)行工況較為惡劣，經(jīng)常出現(xiàn)損壞，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，且裝置存在輕載和空載時(shí)的損耗較大的問(wèn)題；可控磁飽和電抗器方式由于動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電抗器的磁飽和度，發(fā)熱和噪聲較大，且裝置輕載和空載時(shí)的損耗較大；有級(jí)調(diào)壓式高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)(SAVDC)方式由于可控并聯(lián)電容支路無(wú)法工作于零電壓狀態(tài)，空載和輕載時(shí)，產(chǎn)生容性無(wú)功倒送電網(wǎng)，對(duì)于負(fù)荷較輕線路，功率因數(shù)無(wú)法達(dá)到電力部門考核要求；無(wú)功功率發(fā)生器(SVG)方式系統(tǒng)較為復(fù)雜、可靠性較低、價(jià)格較高，在電氣化鐵路缺乏較為成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，以實(shí)現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率平衡。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:本實(shí)用新型的牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，其特征是:該裝置通過(guò)室內(nèi)真空斷路器直接掛接在所內(nèi)27.5kV母線上，與真空斷路器間設(shè)置手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)；自耦調(diào)壓變壓器內(nèi)設(shè)并聯(lián)電抗器，形成可調(diào)并聯(lián)電抗器支路；第一有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)和第二有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)設(shè)置于自耦調(diào)壓變壓器內(nèi)；由并聯(lián)電容及電抗器構(gòu)成并聯(lián)電容補(bǔ)償回路；電壓互感器并聯(lián)于電容支路上，構(gòu)成并聯(lián)電容支路的差壓保護(hù)回路；第一電流互感器、第二電流互感器串聯(lián)于并聯(lián)電容支路兩側(cè)，構(gòu)成差流保護(hù)回路；設(shè)置第一避雷器、第二避雷器并聯(lián)于自耦調(diào)壓變壓器兩側(cè)，構(gòu)成過(guò)電壓保護(hù)回路。本實(shí)用新型的有益效果是，采用一種特殊的自耦調(diào)壓變壓器，設(shè)置兩套有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)，一套控制并聯(lián)電容器的無(wú)功功率輸出，另一套控制并聯(lián)電抗器的無(wú)功功率輸出，通過(guò)電感和電容支路的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率平衡；由于電感支路主要用于抵消空載或輕載時(shí)過(guò)多的容性無(wú)功功率，容量較小，因此將電抗器置于自耦調(diào)壓變壓器油箱內(nèi)，利用變壓器油解決電抗器的絕緣和散熱問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)緊湊化設(shè)計(jì)。

本說(shuō)明書包括如下兩幅附圖:圖1是本實(shí)用新型用于牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型用于牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置中自耦調(diào)壓變壓器的內(nèi)部接線示意圖。圖中示出部件名稱及所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記:所內(nèi)27.5kV母線α、室內(nèi)真空斷路器1QF、手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)1QS、自耦調(diào)壓變壓器1ΤΥ、并聯(lián)電抗器DK、第一有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)Κ1、第二有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)Κ2、并聯(lián)電容1C、電抗器1L、電壓互感器1TV、第一電流互感器2ΤΑ、第二電流互感器4ΤΑ、第一避雷器1F、第二避雷器2F。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。參照?qǐng)D1、圖2，本實(shí)用新型的牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，其特征是:該裝置通過(guò)室內(nèi)真空斷路器IQF直接掛接在所內(nèi)27.5kV母線α上，與真空斷路器間設(shè)置手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)IQS ；自耦調(diào)壓變壓器ITY內(nèi)設(shè)并聯(lián)電抗器DK，形成可調(diào)并聯(lián)電抗器支路；第一有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)Kl和第二有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)Κ2設(shè)置于自耦調(diào)壓變壓器ITY內(nèi)；由并聯(lián)電容IC及電抗器IL構(gòu)成并聯(lián)電容補(bǔ)償回路；電壓互感器ITV并聯(lián)于電容支路上，構(gòu)成并聯(lián)電容支路的差壓保護(hù)回路；第一電流互感器2ΤΑ、第二電流互感器4ΤΑ串聯(lián)于并聯(lián)電容支路兩側(cè)，構(gòu)成差流保護(hù)回路；設(shè)置第一避雷器1F、第二避雷器2F并聯(lián)于自耦調(diào)壓變壓器ITY兩側(cè)，構(gòu)成過(guò)電壓保護(hù)回路。所述并聯(lián)電容IC通常采用4串N并類型電容。本實(shí)用新型利用傳統(tǒng)的有級(jí)調(diào)壓式高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)(SAVDC)裝置運(yùn)行可靠、價(jià)格較低、運(yùn)行能耗較低等特點(diǎn)，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，將自耦調(diào)壓變壓器增加了一套有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)，同時(shí)增設(shè)并聯(lián)電抗器，形成可調(diào)并聯(lián)電抗器支路，空載或輕載時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)并聯(lián)電抗器感性無(wú)功功率的輸出，補(bǔ)充過(guò)多的容性無(wú)功，保證功率因數(shù)達(dá)到電力部門考核要求。本實(shí)用新型為用于牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，該裝置通過(guò)室內(nèi)真空斷路器直接掛接在所內(nèi)27.5kV母線上，根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)的無(wú)功變化，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電感和電容支路的工作電壓，調(diào)整兩支路輸出的感性和容性無(wú)功，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。該裝置采用技術(shù)成熟的有載調(diào)壓自耦變壓器、電容器、電抗器等設(shè)備，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、價(jià)格較低。正常負(fù)荷工況下，僅電容器支路輸出容性無(wú)功，補(bǔ)償牽引負(fù)荷的感性無(wú)功功率，電抗器支路基本不輸出感性無(wú)功；空載或輕載工況下，電容器支路工作于較低級(jí)位，輸出較低容性無(wú)功，電抗器支路輸出較低感性無(wú)功，抵消容性支路輸出的容性無(wú)功，這樣，保證了各種工況下無(wú)功功率的平衡，同時(shí)，也保證了裝置在各種工況下較低的損耗。該裝置采用特殊設(shè)計(jì)的自耦調(diào)壓變壓器，自耦調(diào)壓變壓器采用有載調(diào)壓方式，設(shè)置兩套有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)；一套有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)控制并聯(lián)電容器的無(wú)功功率輸出，并聯(lián)電容器主要用于補(bǔ)償機(jī)車負(fù)荷的感性無(wú)功功率；另一套有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)控制并聯(lián)電抗器的無(wú)功功率輸出，并聯(lián)電抗器主要用于抵消空載或輕載時(shí)過(guò)多的容性無(wú)功功率。由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的高壓無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)控制裝置，通過(guò)實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)的電壓、電流、功率因數(shù)，分析負(fù)荷的變化趨勢(shì)、系統(tǒng)無(wú)功功率、系統(tǒng)諧波含量、電壓波動(dòng)情況等，利用模糊控制技術(shù)調(diào)節(jié)有載分接開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化補(bǔ)償，并達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償容量隨系統(tǒng)負(fù)荷無(wú)功容量自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)的目的。以上所述只是用圖解說(shuō)明本實(shí)用新型用于牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的一些原理，并非是要將本實(shí)用新型局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本實(shí)用新型所申請(qǐng)的專利范圍。
權(quán)利要求1.牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，其特征是:該裝置通過(guò)室內(nèi)真空斷路器(IQF)直接掛接在所內(nèi)27.5kV母線(α )上，與真空斷路器間設(shè)置手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)(1QS)；自耦調(diào)壓變壓器(ITY)內(nèi)設(shè)并聯(lián)電抗器(DK)，形成可調(diào)并聯(lián)電抗器支路；第一有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)(Kl)和第二有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)(Κ2)設(shè)置于自耦調(diào)壓變壓器(ITY)內(nèi)；由并聯(lián)電容(IC)及電抗器(IL)構(gòu)成并聯(lián)電容補(bǔ)償回路；電壓互感器(ITV)并聯(lián)于電容支路上，構(gòu)成并聯(lián)電容支路的差壓保護(hù)回路；第一電流互感器(2ΤΑ)、第二電流互感器(4ΤΑ)串聯(lián)于并聯(lián)電容支路兩側(cè)，構(gòu)成差流保護(hù)回路；設(shè)置第一避雷器(1F)、第二避雷器(2F)并聯(lián)于自耦調(diào)壓變壓器(ITY)兩側(cè)，構(gòu)成過(guò)電壓保護(hù)回路。
2.如權(quán)利要求1所述的牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，其特征是:所述并聯(lián)電容(IC)采用4串N并類型電容。
專利摘要牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，以實(shí)現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率平衡。該裝置通過(guò)室內(nèi)真空斷路器直接掛接在所內(nèi)27.5kV母線上，與真空斷路器間設(shè)置手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)；自耦調(diào)壓變壓器內(nèi)設(shè)并聯(lián)電抗器，形成可調(diào)并聯(lián)電抗器支路；兩有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)設(shè)置于自耦調(diào)壓變壓器內(nèi)；由并聯(lián)電容及電抗器構(gòu)成并聯(lián)電容補(bǔ)償回路；電壓互感器并聯(lián)于電容支路上，構(gòu)成并聯(lián)電容支路的差壓保護(hù)回路；兩電流互感器串聯(lián)于并聯(lián)電容支路兩側(cè)，構(gòu)成差流保護(hù)回路；兩避雷器并聯(lián)于自耦調(diào)壓變壓器兩側(cè)，構(gòu)成過(guò)電壓保護(hù)回路。
文檔編號(hào)H02J3/18GK203056590SQ201220725390
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者鄧云川, 嚴(yán)希, 尹磊, 潘英, 宋兵, 高宏, 汪秋賓, 李良威, 陳剛 申請(qǐng)人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司