1、電氣化鐵路電能質(zhì)量及其綜合控制技術(shù)西南交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院.7.1 電氣化鐵道電能質(zhì)量問題交直型電力機車諧波電流大：由相控方式?jīng)Q議；諧波為奇次諧波，主要為3、5、7次功率因數(shù)低產(chǎn)生負序電流交直交型電力機車功率因數(shù)接近1諧波含量低牽引功率大，負序問題突出 處理思緒諧波的抑制措施為減少諧涉及其危害，可采取的抑制方法有：改良換流安裝設(shè)置濾波安裝此處重點引見濾波器的原理。 一、交流濾波器的用途降低電網(wǎng)的諧波電壓或減少進入系統(tǒng)的諧波電流。與并聯(lián)補償安裝配合運用，實現(xiàn)無功功率的補償。交流濾波器的安裝位置電力機車上 牽引變電所中牽引側(cè) 濾波原理非線性負荷普通可視為諧波電流源。h次諧波下，系統(tǒng)、濾波器及非線

2、性負荷的模型如以下圖。系統(tǒng)諧波電流調(diào)和波電壓分別為 理想濾波器時， 實踐濾波效果取決于濾波器阻抗及系統(tǒng)阻抗的關(guān)系。 二、交流濾波器的分類 1 按接入系統(tǒng)的方式，可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種類型。 串聯(lián)濾波器串入系統(tǒng)調(diào)諧濾波器，利用LC并聯(lián)諧振來妨礙諧波進入系統(tǒng) 基波下呈感性經(jīng)受全部電流，絕緣程度要求高并聯(lián)濾波器并入系統(tǒng)調(diào)諧濾波器，利用LC串聯(lián)諧振構(gòu)成諧波通路 基波下呈容性 接受調(diào)諧的諧波電流和部分無功電流 普通，并聯(lián)濾波器性價比要好于串聯(lián)濾波器。有時兩者可混合運用。 2 按調(diào)諧銳度，可把并聯(lián)濾波器分為調(diào)諧濾波器和阻尼濾波器兩種 調(diào)諧濾波器調(diào)諧在某一、二次較低次諧波上 ，其中串聯(lián)等效電阻很小，也稱高Q質(zhì)

3、量因數(shù)濾波器 。阻尼濾波器 在某一寬頻帶上呈現(xiàn)低阻抗如高通阻尼濾波器，其等效電阻較大，也稱低Q濾波器 。3 按階數(shù)可把并聯(lián)濾波器中的阻尼濾波器分為一階、二階和三階等阻尼濾波器。 重點討論并聯(lián)濾波器 。三、常用濾波器及其特性 1 調(diào)諧濾波器單調(diào)諧濾波器 忽略電阻，相對阻頻特性為 其中 為單調(diào)諧支路的固有頻率雙調(diào)諧濾波器 2 阻尼濾波器常見的有一階阻尼和二階阻尼型兩種. 一階阻尼濾波器 二階阻尼濾波器 三階阻尼濾波器 三階阻尼濾波器 C型濾波器 調(diào)諧濾波器比阻尼濾波器對元件參數(shù)精度要求高。元件參數(shù)變化及電網(wǎng)頻率偏移都會使調(diào)諧濾波器失諧。設(shè)計時，需求在諧振點上向感性區(qū)做適當偏移。為加強濾波效果，最經(jīng)

4、濟有效的方法是對電氣化鐵道，采用3次、5次和7次單調(diào)諧濾波安裝 。負序在電力系統(tǒng)中所呵斥的不良影響，如額外占用系統(tǒng)及設(shè)備容量，呵斥附加網(wǎng)損，引起系統(tǒng)電壓不對稱，降低發(fā)電機和電動機出力等。為使電力系統(tǒng)經(jīng)濟運轉(zhuǎn)和提高電能質(zhì)量，盡能夠降低負序是非常必要的。 降低負序影響的措施實際根據(jù) 由負序電流的普通表達式來察看負序的合成特性： 可見，在各種負荷條件不變的情況下，只需合理安排負荷所在的端口，就能最大程度的使構(gòu)成負序電流的各分量相互抵消，從而減少總的負序電流。抑制負序主要措施平衡接線變壓器換相銜接并聯(lián)補償同相供電 1 平衡接線牽引變壓器 比較常用的是Scott接線牽引變壓器。其他三相兩相平衡接線牽引變

5、壓器，如 接線、Le Blanc接線、Wood-Bridge接線等很少用到。DABC Scott接線變壓器底M座繞組原邊接入電力系統(tǒng)AB相線電壓，高T座繞組原邊一端接底繞組的中點D，另一端接入C相。 DABC 牽引變電所換相聯(lián)接 為整體減輕進入電力系統(tǒng)的負序分量，電氣化區(qū)段的各種接線的牽引變電所幾乎無一例外地實行換相聯(lián)接，即輪換接入電力系統(tǒng)的不同相。 大量實際證明，牽引變電所換相聯(lián)接對減少電氣化鐵道對電力系統(tǒng)的負序影響是非常有效的。牽引變電所換相銜接的根本要求各變電所單相牽引負荷輪換接入電力系統(tǒng)不同相，使電力系統(tǒng)三相負載對稱。兩個相鄰牽引變電所的相鄰供電分區(qū)同相，便于越區(qū)供電純單相變電所除外。

6、接觸網(wǎng)分相絕緣器接受電壓不超越網(wǎng)壓。三相牽引變電所換相時要思索重臂負荷安排在超前相1 單相牽引變電所換相銜接方案1：由3臺單相變構(gòu)成相別循環(huán)電分相上接受電壓為方案2：由6臺單相變構(gòu)成相別循環(huán)電分相上接受電壓為2 Vv接線變壓器換相銜接1單相Vv相別循環(huán)3 三相YNd11牽引變電所換相銜接(C)(A)(B)(c)(b)(a)YNd11牽引變壓器展開圖如下接線規(guī)那么：按照給定供電臂相序次邊：(c)端子接軌地； (a)端子接“+電壓供電臂； (b)端子接“-電壓供電臂。原邊：按YNd11牽引變壓器接線展開圖完成原邊接線方法：先畫出展開圖，繞組定向，電壓均為網(wǎng)地，相別正負分別對應(yīng)，可確定繞組上電壓相別

7、，再根據(jù)原次邊繞組對應(yīng)畫出原邊接線圖。牽引變電所的并聯(lián)補償1 臂負荷變電所功率因數(shù)的提高下面以臂負荷功率因數(shù)的提高為例闡明并聯(lián)電容補償?shù)南嚓P(guān)計算。 思索如下圖變電所的一個供電臂，電壓、負荷電流和功率因數(shù)分別為 、 和 。 假設(shè)將供電臂功率因數(shù)提高到 ，計算所需投放分補償容量 。以 為參考相量做相量圖和功率圖。求得需補償?shù)娜萘?為2 功率損失的減少 供電系統(tǒng)在牽引端口的三角接等效電路如圖中方框內(nèi)的部分所示，其中 為歸算到牽引端口的三相系統(tǒng)短路阻抗與牽引變壓器等值阻抗之和，且 。那么當三相負荷對稱時，由于負荷電流引起的三相功率損失為 式中， 供電系統(tǒng)相阻抗的電阻部分； 變壓器次邊繞組電流； 繞組電

8、流的有功分量； 繞組電流的無功分量。 當采用并聯(lián)電容補償時，系統(tǒng)電流的有功分量大小不變，而無功分量減小，從而使功率損失相應(yīng)減小。那么當三相負荷電流不對稱時，由于負荷電流引起的三相功率損失為 式中， 、 、 系統(tǒng)三相電流有效值； 、 、 系統(tǒng)的正、負、零序電流； 、 正序電流的有功、無功分量。設(shè)置適當?shù)牟⒙?lián)電容補償可減小正序電流的無功分量，從而減小總的功率損失。3 變電所母線電壓的提高 以YNd11牽引變電所為例，思索三個端口都有并聯(lián)電容的情形。假設(shè)牽引端口無負荷，臂電流為 、 和 ，即補償電容電流；對應(yīng)的繞組電流為 、 和 。 設(shè) 引前 ，可畫如右所示的端口電氣相量圖。下面主要關(guān)注繞組電流及其

9、在 引起的壓降和壓損。 以端口1為例，繞組電流 所產(chǎn)生的牽引母線的電壓降為 那么電壓損失為 化簡后得 由于上式中第一項接近于零，所以端口1的母線電壓約提高了 。4 并聯(lián)電容補償對負序電流的抑制根本方法：計算變電所合成牽引負序電流 。設(shè)置并補容量，設(shè)法使補償安裝的合成負序電流 與 反向。知：以原邊A相電壓為基準所畫的負序相量圖中，各相負荷電流和并聯(lián)電容的負序電流分量的相位關(guān)系如表所示：相別abc機車電流電容器以YNd11變壓器為例：取負荷電流 、 產(chǎn)生的負序分量為 、 ，那么牽引電流的合成負序電流為 ，三相并聯(lián)電容補償電流產(chǎn)生的負序分量分別為 、 、 。分三種情況討論。此時， ，即牽引電流在系統(tǒng)

10、側(cè)的負序分量根本為 ，以原邊相電壓為基準可畫出負序相量圖如下： 為了抵消總的注入系統(tǒng)的負序電流，由相量圖知，應(yīng)在a、b兩相設(shè)置并補。 1 此時， ，即牽引電流在系統(tǒng)側(cè)的負序分量根本為 ，以原邊相電壓為基準可畫出負序相量圖如下： 為了抵消總的注入系統(tǒng)的負序電流，由相量圖知，應(yīng)在b、c兩相設(shè)置并補。 23 此時 ，以原邊相電壓為基準可畫出負序相量圖如下： 由相量圖知，在b相設(shè)置并補即可。 7.2 新型牽引供電系統(tǒng)7.2.1牽引供電系統(tǒng)的負序、電分相與同相供電的概念 2.1.1當前限制不平衡程度幾種措施 2.1.2電分相對電力機車平安平穩(wěn)經(jīng)過的隱患 2.1.3同相供電的概念7.2.2同相供電的實現(xiàn)

11、2.2.1采用無源對稱補償技術(shù)實現(xiàn) 2.2.2基于有源補償技術(shù)實現(xiàn)7.2.3獨立供電系統(tǒng) 2.3.1根本思索與概念 2.3.2獨立供電系統(tǒng)的構(gòu)成 2.3.3可靠性、可維修性與經(jīng)濟性既有牽引供電系統(tǒng)2.1.1當前限制不平衡程度幾種措施采用三相一兩相平衡牽引變壓器 兩個端口負荷完全一樣時，變壓器原邊三相電流對稱 日本廣泛采用Scott變壓器和變形Wood-bridge變壓器。我國主要采用了阻抗匹配平衡變壓器和Scott變壓器。 采用高電壓、大容量電源供電 日本采用154kV， 220kV和275kV三種電壓等級，法國采用235kV電壓等級，意大利采用130kV等級，西班牙采用132kV， 220k

12、V兩種電壓等級 2.1.1當前限制不平衡程度幾種措施采用不平衡補償安裝如日本采用單相負荷補償安裝SFC采用換相聯(lián)接 2.1.1當前限制不平衡程度幾種措施 相鄰兩供電臂電壓相角相差120時，電分相上接受的電壓為供電臂電壓的 倍。 相鄰兩供電臂電壓相角相差60時，電分相上接受的電壓等于供電臂電壓。YNd11接線 2.1.1當前限制不平衡程度幾種措施2.1.2 電分相對電力機車平安平穩(wěn)經(jīng)過的隱患 電分相不論在電氣上還是在機械上都是薄弱環(huán)節(jié)，當重載、高速列車經(jīng)過時，由于絕緣器構(gòu)成的硬點對受電弓構(gòu)成嚴重要挾，同時絕緣器也常因拉弧而燒損； 普通沿電氣化鐵路每50km設(shè)一牽引變電所，假設(shè)列車以300km/h

13、行駛，那么每5分鐘就要過一次“電分相。每當過“電分相時，機車都要需求提早退級、斷電，并依托慣性滑過“電分相。待過去之后再重新給電、進級行駛。這給列車司機的操作帶來了很大困難，對于高速行駛列車，人工操作幾乎不能夠；2.1.2 電分相對電力機車平安平穩(wěn)經(jīng)過的隱患 接觸網(wǎng)“電分相處普通有100m左右的無電區(qū)，有的甚至到達300m，在無電區(qū)，電力機車只能靠慣性經(jīng)過。當“電分相處于上坡的長大坡道線路時，機車牽引滿載的列車經(jīng)過“電分相就非常困難。 目前處理該問題的普通方法是在“電分相處裝設(shè)自動過分相安裝，但安裝復(fù)雜，且因電壓高、轉(zhuǎn)換動作頻繁，使其準確性和可靠度在運用中遭到嚴峻挑戰(zhàn)，至今在運用中的技術(shù)缺陷依

14、然存在。2.1.3同相供電的概念 處理上述問題的理想方法是采用新型的同相供電系統(tǒng)，即全線用同一相位的單相供電，更理想的是在同一線路或局界內(nèi)貫穿，那么能最大限制地防止電分相，從而有利于重載和高速牽引。 2.1.3同相供電的概念 同相供電系統(tǒng)的優(yōu)點： 各變電所構(gòu)造和接線完全一樣，一次系統(tǒng)不存在換相聯(lián)接，牽引側(cè)各供電臂電壓一樣，從而可取消分相絕緣器，省去自動過分相安裝，防止了列車斷電過分相問題，實現(xiàn)了同相供電，消除了高速列車過電分相所存在的平安隱患，適宜高速鐵路運轉(zhuǎn);同時由于各變電所構(gòu)造和接線完全一樣，便于運轉(zhuǎn)維護。由于對稱補償安裝作用，可以完全消除系統(tǒng)不平衡，濾除諧波并補償無功。使變化猛烈、含有大

15、量諧波、低功率因數(shù)的不對稱單相牽引負荷，對電力系統(tǒng)而言僅相當于一個純阻性的三相對稱負荷。2.1.3同相供電的概念 同相供電系統(tǒng)的優(yōu)點： 可以最大限制地提高變壓器容量的利用率，常規(guī)的供電系統(tǒng)除單相變壓器外，無論是YNdll接變壓器，還是平衡變壓器包括Scott變壓器、阻抗匹配平衡變壓器、三相變四相變壓器等在實踐中其容量都不能得到充分利用。以YN dll接變壓器為例，容量利用率只能到達76%。但基于YNd11接變壓器實現(xiàn)的同相牽引供電系統(tǒng)，變壓器容量的利用率可達100%。供電的靈敏性和可靠性提高，可根據(jù)要求斷開或閉合分段斷路器，實現(xiàn)單邊或多邊或貫穿式供電，使牽引網(wǎng)電壓損失和功率損失降低。2.2 同

16、相供電的實現(xiàn)采用無源對稱補償技術(shù)實現(xiàn)基于有源補償技術(shù)實現(xiàn)2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng) 同相供電運用的對稱補償就是三相單相系統(tǒng)中無功與負序的綜合補償。 經(jīng)各種接線變壓器和對稱補償來構(gòu)成的單相供電系統(tǒng)可統(tǒng)稱為三相單相對稱補償系統(tǒng) 。同相供電系統(tǒng)中的變電所分為三種： (1) 全補償，它要務(wù)虛現(xiàn)對稱補償，特別對負序有極好的抑制才干 (2) 半補償，對補償負序有適度要求； (3) 不補償，只用牽引變壓器。 2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)同相供電系統(tǒng)的牽引變電所的接線方式： 線電壓型-能與單相牽引變壓器構(gòu)成同相供電 相電壓型-其他方式， 主要代表是YNd11接線 線電壓型的同

17、相供電： 一是既有或類似接線，主要是三相兩相平衡接線，其中多數(shù)接線具有兩重性，即能實現(xiàn)線電壓型，也能完成相電壓型的同相供電，如Scott，Leblanc，變型Wood-bridge及YN3d-1和YN等。由于，從等效觀念看，其牽引端口要么取之于三相系統(tǒng)的某一相電壓，要么取之于線電壓。 二是特殊接線，不論是全補償，還是半補償，它往往追求對稱補償安裝的容量為最小或盡能夠小。2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)1 YNd11接線三相單相系統(tǒng)的對稱補償 綜合補償所要求的次邊3個端口的容性電流為： 為負序補償度 為無功補償度且有： 2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)方式 全可調(diào)補償全可

18、調(diào)補償是一種最完善的補償方式，當 ，能實現(xiàn)三相單相對稱補償，使負序恒為0，使功率因數(shù)為恣意好。全可調(diào)補償要求3個端口的并聯(lián)無功補償均可調(diào)。2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)方式 半可調(diào)補償平均牽引負荷IT 情形1 兩非負荷端口設(shè)置可調(diào)補償為即時負荷倍數(shù) 在負荷端口設(shè)置不可調(diào)并聯(lián)電容，其容性電流由時平均牽引負荷IT確定。 兩非負荷端口設(shè)置可調(diào)并聯(lián)補償，其電流隨牽引負荷即時值調(diào)整。2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)方式 半可調(diào)補償平均牽引負荷IT 情形2 單端口調(diào)理綜合思索調(diào)理過程中對無功、負序等技術(shù)目的的影響，以選擇滯后相端口可調(diào)并聯(lián)電容為優(yōu)。為即時負荷倍數(shù) 2.2.1采用對

19、稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)方式 不可調(diào)補償平均牽引負荷IT 此時，各端口的并聯(lián)補償因不可調(diào)而由時平均牽引負荷確定。 2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)YNd11接線牽引變電所三種方式的比較 全可調(diào)補償方式有最完善的技術(shù)性能，能使無功功率因數(shù)、負序、母線壓損等得到綜合、理想的補償。 半可調(diào)補償方式中的情形1除負序補償效果略優(yōu)于情形2外，無功功率因數(shù)、母線壓損等方面的技術(shù)目的都不及情形2，同時，情形2比情形1簡單，投資也少，故是半可調(diào)補償中的最優(yōu)方式。 不可調(diào)補償方式的各項動態(tài)技術(shù)目的無法與可調(diào)補償相比，但其構(gòu)造最簡，投資最省。 2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)YNd11接

20、線牽引變電所三種方式的選擇 從技術(shù)方面講，當牽引變電所的一次系統(tǒng)較弱時，往往負序和壓損較為突出，這種各方式的選取順序往往是方式、； 從經(jīng)濟方面講，投資和收益要權(quán)衡，投資是按方式、依次遞增的，而使牽引變壓器節(jié)容、穩(wěn)定或提高網(wǎng)壓從而添加供電運輸?shù)牟鸥梢惨来芜f增，從中再選出經(jīng)濟效益最優(yōu)的方式。 總的看，全可調(diào)補償方式更適用于電力系統(tǒng)較弱或牽引系統(tǒng)需求較大擴能的場所，不可調(diào)補償方式更適用于電力系統(tǒng)較強或牽引系統(tǒng)擴能要求不高的場所，半可調(diào)補償方式，主要是其中情形2那么介于這二者之間。2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)2特殊接線實現(xiàn)三相單相對稱補償系統(tǒng) 采用特殊接線方式完成三相單相對稱補償，有兩

21、個目的： 一是尋求無功、負序完備補償?shù)淖詈喎绞胶妥钚∪萘?二是能與單相接線牽引變壓器相配合，實現(xiàn)同相供電，以期盡能夠利用電力系統(tǒng)接受負序的才干，簡化整個供電系統(tǒng)。 實現(xiàn)三相單相對稱補償?shù)奶厥饨泳€方式主要有不等邊Scott接線、不等邊YNvd接線、不等邊V/v接線和YN2d接線等。2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng) 不等邊Scott接線并聯(lián)電容端口k與并聯(lián)電抗端口L相互垂直，端口1放置牽引負荷。那么實現(xiàn)三相單相對稱變換的并聯(lián)補償電容器和并聯(lián)補償電抗器容量隨牽引負荷的變化情況為：2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng) 不等邊YNvd接線用不等邊YNvd接線實現(xiàn)三相單相對稱變換的接線

22、原理與端口電壓關(guān)系如圖。端口1仍置牽引負荷，端口k和端口l分別為并聯(lián)電容和并聯(lián)電抗。不等邊YNvd接線與不等邊Scott接線的端口電壓關(guān)系完全一致，即補償隨牽引負荷的變化情況仍為： 2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng) 不等邊V/v接線僅當 滯后，即當牽引負荷功率因數(shù) 時， 不等邊V/v接線能使無功和負序得到綜合完備補償，其他情況下，對負序的補償是不完備的，但仍能獲得較好的效果。 2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng) YN2d接線2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng) YN2d接線僅當 滯后，即當牽引負荷功率因數(shù) 時， 能使無功和負序得到綜合完備補償，其他情況下，對負序的

23、補償是不完備的，但仍能獲得較好的效果。 2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)3不同接線方式特點比較基于YNd11接線三相變壓器實現(xiàn)的對稱補償具有如下特點： 對稱補償安裝計算容量不能到達實際最小，即補償安裝容量利用率較低； 需求在3個端口設(shè)置補償安裝，1個為感性，2個為容性，稍顯復(fù)雜； 原邊采用接，可靈敏地實現(xiàn)中性點大電流接地； 不能輸出與相鄰的單相變壓器變電所同相位的電壓因YNd11接線為相電壓，而單相接線為線電壓； 對稱補償后牽引變壓器原、次邊繞組的容量利用率均可到達100%； 次邊有接繞組，可提供3次諧波勵磁電流通路。2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)基于Scott接線變

24、壓器實現(xiàn)的對稱補償具有如下特點： 對稱補償安裝計算容量不能到達實際最小，即補償安裝容量利用率較低； 需求在3個端口設(shè)置補償安裝，1個為感性，2個為容性，稍顯復(fù)雜； 原邊普通不宜用于中性點大電流接地； 可輸出與相鄰的單相變壓器變電所同相位的電壓，實現(xiàn)同相供電； 對稱補償后牽引變壓器原、次邊繞組的容量利用率均可到達100%，思索補償無功時甚至超越100%； 3次諧波勵磁電流要流入系統(tǒng)。2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)基于不等邊Scott接線變壓器實現(xiàn)的對稱補償具有如下特點： 對稱補償安裝計算容量可到達實際最小，即補償安裝容量利用率較高； 只需在2個端口設(shè)置補償安裝，1個為感性，1個為容

25、性，構(gòu)造簡單； 原邊普通不宜用于中性點大電流接地； 可輸出與相鄰的單相變壓器變電所同相位的電壓，實現(xiàn)同相供電； 對稱補償后牽引變壓器原、次邊繞組的容量利用率較低； 3次諧波勵磁電流要流入系統(tǒng)。2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)基于不等邊YNvd接線變壓器實現(xiàn)的對稱補償具有如下特點： 對稱補償安裝計算容量可到達實際最小，即補償安裝容量利用率較高； 只需在2個端口設(shè)置補償安裝，1個為感性，1個為容性，構(gòu)造簡單； 原邊采用接，可靈敏地實現(xiàn)中性點大電流接地； 可輸出與相鄰的單相變壓器變電所同相位的電壓，實現(xiàn)同相供電； 對稱補償后牽引變壓器原邊繞組的容量利用率可到達100%，思索補償無功時甚至

26、超越100%，但次邊繞組容量利用率較低； 次邊有接繞組，可提供3次諧波勵磁電流通路； 次邊繞組接成vd形，相對比較復(fù)雜。2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)基于不等邊V/v接線變壓器實現(xiàn)的對稱補償具有如下特點： 對稱補償安裝計算容量在一定條件下可到達實際最小，即補償安裝容量利用率較高； 只需在2個端口設(shè)置補償安裝，1個為感性，1個為容性，構(gòu)造簡單； 原邊不能用于中性點大電流接地； 可輸出與相鄰的單相變壓器變電所同相位的電壓，實現(xiàn)同相供電； 對稱補償后牽引變壓器原、次邊繞組的容量利用率均可到達100%，思索補償無功時甚至超越100%； 3次諧波勵磁電流要流入系統(tǒng)。 2.2.1采用對稱補償

27、技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)基于YN2d接線變壓器實現(xiàn)的對稱補償具有如下特點： 對稱補償安裝計算容量在一定條件下可到達實際最小，即補償安裝容量利用率較高； 只需在2個端口設(shè)置補償安裝，1個為感性，1個為容性，構(gòu)造簡單； 原邊采用接，可靈敏地實現(xiàn)中性點大電流接地； 不能輸出與相鄰的單相變壓器變電所同相位的電壓； 對稱補償后牽引變壓器原邊繞組的容量利用率可到達100%，思索補償無功時甚至超越100%，次邊繞組容量利用率較低； 次邊有接繞組，可提供3次諧波勵磁電流通路； 次邊繞組接成2d形，相對比較復(fù)雜。2.2.1采用對稱補償技術(shù)構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)不同接線方式特點比較主要經(jīng)濟技術(shù)指標接線方式補償裝置容量利

28、用率補償接線復(fù)雜性原邊能否中性點大電流接地能否輸出與單相變壓器同相位的電壓變壓器容量利用率能否完備補償不受負荷功率因數(shù)限制其他YNd11接線低復(fù)雜能否高能適于既有線改造Scott接線低復(fù)雜否能較低能制造較難不等邊Scott高簡單否能高能制造較難不等邊YNvd高簡單能能高（次邊較低）能繞組接線較復(fù)雜不等邊V/v高簡單否能高否YN2d接線高簡單能否高（次邊較低）否繞組接線較復(fù)雜7.2.2基于有源技術(shù)的同相供電系統(tǒng)電壓動搖補償安裝RPC: Railway Static Power Conditioner有功功率流通和無功功率補償，以此實現(xiàn)三相不平衡補償和電壓變動補償濾波功能日本東北新干線盛岡到八戶：

29、新沼宮內(nèi)和新八戶53.3km28.2km新柏木平SP八戸駅新沼宮內(nèi)SS(50MVA)新八戸SS(50MVA)新二戸SP至 盛岡RPCT座M座RPCT座M座RPC: MT座 5MVA2沼宮內(nèi):GCT，2多重変圧器八戸:IGBT，四多重変圧器RPC的根本原理 RPC功能設(shè)置RPC的目的是實現(xiàn)三相電壓動搖的最小化，最根本的控制目的為M座側(cè)和T座側(cè)的單相負荷功率相等，而且兩相的功率因數(shù)為1.0。M座和T座的無功功率補償量分別和M座負荷的無功功率和T座負荷的無功功率的值相等 。RPC的補償作用的結(jié)果是三相系統(tǒng)中的功率到達平衡，相電壓和相電流變成同相位。此時，三相電壓動搖根本上變成只遭到系統(tǒng)阻抗的電阻部分

30、的影響，得以控制在最小范圍之內(nèi)。 諧波補償PMW控制的電壓型換流器能從直流側(cè)電容器電壓對交流側(cè)產(chǎn)生恣意時辰的電壓脈沖電流。設(shè)置在變電所的RPC作為有源濾波器，對供電臂牽引負荷產(chǎn)生的諧波電流進展監(jiān)控，發(fā)揚補償作用。供電臂末端電壓的補償 越區(qū)供電時，設(shè)置了RPC的變電所成為供電臂末端。RPC能測出供電臂末端的電壓，計算出電壓降補償需求的無功功率，對供電回路輸出無功功率，從而對供電臂末端的電壓進展補償。 變電所單線接線圖 新八戶變電所RPC回路構(gòu)成單相4并 新沼宮內(nèi)變電所RPC回路構(gòu)成單相2并 日本東北新干線運用的RPC 項目 規(guī)格控制目標單座最大輸出功率交流電壓電流直流電壓適用元件換流器構(gòu)成冷卻方

31、式控制功能系統(tǒng)電壓的電壓波動率：3%以下三相電流不平衡度：3%以下5MVA*260kV83A新沼宮內(nèi)：3kV+3kV 新八戶：1.7kV新沼宮內(nèi)：6kV/6kV GCT 新八戶：IGBT新沼宮內(nèi)：單相2并新八戶：單相4并純水不凍液循環(huán)風冷方式RPC控制模式（正常供電構(gòu)成）SVC-Q模式（同相供電構(gòu)成）SVC-V模式（越區(qū)供電構(gòu)成）有源濾波器功能控制方式和運轉(zhuǎn)方式 P，Q控制 ：測出各座負荷的有功功率差和無功功率，利用RPC使Scott接線變壓器二次側(cè)的有功功率相等。同時利用無功功率補償控制進展無功功率補償，使Scott接線變壓器二次側(cè)的無功功率為零。 Q控制：該控制只進展P、Q控制中的無功功率

32、補償。H控制：檢測出列車負荷產(chǎn)生的3次、5次諧波，經(jīng)過RPC供應(yīng)相反相位的諧波電流成分，減少Scott接線變壓器二次繞組的諧波電流。V控制：越區(qū)供電時，線路阻抗添加，供電電壓降低。供電電壓下降到低于設(shè)定電壓時，RPC自動供應(yīng)無功功率，補償電壓。各控制功能的容量分配 控制模式補償內(nèi)容 標準值RPC有功功率流通（P）無功功率補償（Q）諧波補償（H） 80%60%20%SVC-Q有功功率補償（Q）諧波補償（H） 100% 20%SVC-V末端電壓補償（V）90%(27kV)7.3 同相供電技術(shù)方案過渡方案基于平衡變壓器的同相供電技術(shù)方案 過分相電能質(zhì)量過分相電能質(zhì)量中國方案日本方案iCiL同相供電安

33、裝VV變壓器SVG1SVG2iCSVG1SVG2RPCScottScottRPC地面自動過分相YNvd接線平衡變壓器原理同相供電系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)越性過渡方案的主要特點：1、采用同相供電安裝的變換功能，將原有牽引變電所的兩相合并為一相，處理了變電所出口的分相問題，至少將全線的分相的個數(shù)減小一半，可大大提高運轉(zhuǎn)的速度。2、全線可以實現(xiàn)同相，分區(qū)所兩邊的相位也可實現(xiàn)同相，過分相過程可大大減化。在一定技術(shù)條件下甚至可以實現(xiàn)完全的貫穿供電。同相供電系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)越性3、采用平衡變壓器，采用同相供電安裝實現(xiàn)有功傳送，使得兩供電臂的輸出功率完全相等，功率因數(shù)一樣，在電力系統(tǒng)看來，牽引負荷完全對稱，使得日益突出的負序問題得到徹底處理；4、同相供電安裝可兼做無功諧波補償，不需求加其他設(shè)備就可以實現(xiàn)無功、諧波、負序的完美治理；5、同相供電安裝具有提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定的作用，實現(xiàn)牽引網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，添加供電臂的供電間隔，從而減少變電所數(shù)量。同相供電系統(tǒng)的經(jīng)濟優(yōu)越性節(jié)省了在電分相上的投資和運營維護費。朔黃線自動過分相安裝投資約為400萬元。采用車上自動過分相，那么需在線路旁邊