[实用新型]供电变换补偿装置

说明书

本实用新型属于交流电气化铁道牵引供电技术领域，尤其涉及供电综合补偿技术领域。

交直型电力机车的功率因数一般为0.8(滞后)或稍大。为达到经济功率因数，考虑到补偿装置的利用率及机车车体空间和轴重的限制，多在牵引变电所(地面)实施补偿，其效果取决于电力系统对无功功率的计量方式。八十年代以前，电力系统对无功采用“返送反计”方式，即过补偿时牵引变电所的无功电能表反转，向电力系统返送容性无功，计量结果显示牵引变电所无功补偿有效。后来发展为无功“返送不计”，即在牵引变电所无功电能表采取返送止逆措施，过补偿的无功功率不计入功率因数，对此，电气化铁道适量加大补偿量尚能取得满意的效果。九十年代始，不少供电局又大力推行无功“返送正计”，即过补偿视为“欠补偿”，致使部分牵引变电所月平均功率因数低于0.9的经济功率因数要求，个别牵引变电所功率因数甚至低于0.6，不仅不利于电网运行，也使铁路效益下降。需要说明的是，不管采用哪种计量方式，不可调补偿过补的容性无功都将送入电力系统，当电力系统不愿承担这一责任时问题就复杂了，结果是不可调补偿已不能胜任无功“返送正计”的要求，除非采用可调补偿。一种经济、实用且适当先进的可调补偿变换系统能使电网的电能质量和铁路的用电效益同时提高。在13000km电气化铁路的近300个变电所推广将产生巨大的社会效益和经济效益。

本实用新型的目的是提供一种供电补偿变换装置，它能有效地提高交流电气化铁道牵引变电所无功、负序的补偿效果，改善电能质量。

本实用新型由三相铁芯V接绕组降压变压器和可调开关及无功补偿器构成。技术特征是：降压变压器高、低压侧均采用两相绕组，高压侧每相一套绕组，低压侧每相多套(一般两套)绕组，分别绕在三相铁芯的两边柱上，呈两相“V”型接线，变比相同，高、低压公共连接点可接地。每套低压绕组引出三相端口，分别是超前相、滞后相和自由相端口，通过机械转换开关和晶闸管开关联接无功补偿器，在电气化铁路牵引变电所中，当无功、负序同时补偿时，滞后相端口设置容性无功补偿器，超前相端口和自由相端口设置容性或感性无功补偿器，以一套低压绕组为例，无功补偿器x1、y1、z1分别与晶闸管开关k串联后并接于超前相端口ab、滞后相端口cb和自由相端口ac间。仅采用容性补偿以提高功率因数为主时，只在超前相和滞后相端口投切容性无功补偿器(电容器组)，两相电容器组可相互转换，以一套低压绕组为例，无功补偿器x1、y1分别与晶闸管开关k串联后分别并接于超前相端口a0b和滞后相端口b0c之间，再串联机械转换开关k0于超前相端口ab和滞后相端口bc，机械转换开关k0可以改变无功补偿x1、y1在端口ab、cb的联接状态。用于电力变电站时，三个端口均放置容性无功补偿器。

本实用新型与现有技术相比的效果和优点在于：无源无功补偿中最完善的是静止无功补偿器(SVC)，具有光滑的补偿特性，但造价高，损耗也大，特别用在单相时还产生与电力机车相同特性的谐波。简化的可调技术都用开关实现，最简单的是用高压(27.5kV)开关投切无功补偿器，其中高压晶闸管交流开关因价格过高而未获应用，真空开关投切方案因自身不可回避的重燃和寿命问题及电容器经受冲击的能力等较少应用，特别难以适应电气化铁道牵引负荷的频繁投切。还有一种是经降压变压器联接真空接触器，虽然其电气寿命大为提高，但投切效果仍受到电容器组耐受冲击能力的制约。

本实用新型的投切开关采用晶闸管交流开关，寿命不受投切次数限制，且不对电容器产生冲击。同时无功补偿器与三铁芯V接降压变压器等效阻抗相匹配，省去与电容器组配套的串联电抗器，不仅简化了设备，减少了占地面积，还节约了投资，其技术性能还能满足无功(功率因数)、负序的综合补偿，并具有兼滤波作用，经济、技术性能兼优。

图1为本实用新型高压侧和低压侧接线图。

图2为本实用新型容性无功补偿方式接线图。

图3为本实用新型容性无功补偿简化方式接线图。

本实用新型的基本实施方式如图1所示，为简便，图中低压侧仅画出两套绕组，其中*、·为同名端标志，高压侧绕组AB和低压侧绕组ab、a′b′在三铁芯的一边柱，高压侧绕组BC和低压侧绕组bc、b′c′在另一边柱，x1、y1、z1及x2、y2、z2等为无功补偿器，它们由晶闸管开关k分别与ab、bc、ca三相端口和a′b′、b′c′、c′a′三相端口相联接，与晶闸管开关配套的机械转换开关k0在图2、图3中标出。采用两相补偿方式，在图1基础上，用图2方式，图中只示出低压侧1组接线，低压侧2组等相同。其中k0为机械切换开关，如真空接触器。k是晶闸管开关，用于投切无功补偿器(电容器组)x1，x2及y1，y2等。一般补偿多发生在滞后相，故可以进一步省去一套机械转换开关k0，如图3所示。