[发明专利]功率调节器与静止无功补偿器联合负序电流补偿系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气化高速铁路负序电流补偿系统，特别涉及一种适 用于电气化高速铁路的功率调节器与静止无功补偿器联合负序电流补 偿系统。

背景技术

我国电气化铁路牵引变电站大多采用专用的牵引变压器将三相电力系 统的电能传输给两个各自带负荷的单相牵引线路，由于机车自身的调 节功能，牵引变电所两个供电臂的牵引负荷是相互独立、随机波动的 ，因为牵引负荷具有这种不对称性，所以牵引变压器高低压两侧的三 相电流不平衡，并在系统侧母线上产生负序电流。牵引系统中的负序 电流会在公共连接点处产生负序电压，并且通过公共连接点流向其他 负荷。牵引系统中的负序电流会对发电机、异步电动机、反映负序分 量的继电保护装置、电力系统主元件如变压器和输电线以及通信系统 等产生严重的影响和干扰。

为抑制电气化铁路中的负序电流，当前普遍采用的措施是在牵引变电 所实行换相连接，各个区段轮换接入电力系统的不同相。此方法简单 ,不需另外增加设备,成本低,易维护，但由于必须在电网中使用电分相 ,影响了机车的提速,降低了电网的可靠性。铁路功率调节器(RPC)是近 几年出现的一种补偿装置，它通过共用直流侧电容的双H桥逆变器将轻 载一侧的能量转移到重载侧，以实现两供电臂有功功率的平衡，从而 达到抑制三相侧负序电流的目的。当一侧供电臂有机车负载，而另一 侧空载时，为达到两供电臂有功功率平衡，必须使RPC的容量为机车负 载功率的一半，以功率为8MVA的电力机车为例，此 时RPC的容量最低为4MVA，大容量使RPC的造价偏高，且设计制造难度 加大；同时由于V/V牵引变压器的固有特性决定了在两供电臂功率平衡 且功率因数均为1时，三相侧负序电流与正序电流幅值之比仍有50%， 单纯采用RPC结构在负序电流抑制上遇到瓶颈。

发明内容

为了解决电气化高速铁路系统中铁路功率控制器负序电流补偿存在的 上述技术问题，本发明提供一种功率调节器与静止无功补偿器联合负 序电流补偿系统。本发明在满足铁道系统对三相电流不平衡度的要求 的情况之下最大限度地降低RPC的容量。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：包括铁路功率调节器、静止 无功补偿器、两个单相三绕组降压变压器,单相三绕组降压变压器由一 个输入绕组、两个输出绕组组成，两个单相三绕组降压变压器的输入 绕组与牵引变压器二次侧的两供电臂相接，铁路功率调节器分别与单 相三绕组降压变压器的一个输出绕组相接，静止无功补偿器由两组并 联连接的晶闸管投切电容器和一组晶闸管控制电抗器组成，其中晶闸 管投切电容器接于电压相位相对超前供电臂下的单相三绕组降压变压 器的另一个输出绕组，晶闸管控制电抗器接于电压相位相对滞后的供 电臂下的单相三绕组降压变压器的另一个输出绕组。

一种功率调节器与静止无功补偿器联合负序电流补偿系统，包括铁路 功率调节器和静止无功补偿器, 铁路功率调节器通过两个单相降压变 压器安装在牵引变压器二次侧的两供电臂之间，静止无功补偿器由两 组并联连接的晶闸管投切电容器和一组晶闸管控制电抗器组成，分别 通过单相降压变压器并联接入两牵引供电臂，其中晶闸管投切电容器 接于电压相位相对超前供电臂 下的单相降压变压器，晶闸管控制电抗器接于电压相位相对滞后的供 电臂下的单相降压变压器。

本发明的技术效果在于：

（1）改善对牵引变压器原边三相电流负序分量的补偿效果。通过引入 静止无功补偿器，适当改变两牵引供电臂中电流相位与幅值的大小， 间接调节牵引变压器三相侧电流，降低其所含负序分量，从而达到改 善三相电流不平衡度的目的。

（2）降低铁路功率调节器的容量。由于静止无功补偿器对两牵引供电 臂中电流相位与幅值的调节作用，达到同样的不平衡度所需要的铁路 功率调节器容量比单纯使用铁路功率调节器时要小，因此可以减小铁 路功率调节器装置的容量，降低设备成本。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构图。

图2为本发明实施例2的结构图。

图3是本发明的补偿原理图。

图4是本发明与单独使用铁路功率调节器的三相电流不平衡度与RPC容 量的关系曲线。

具体实施方式