本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種Vv接線牽引變電所異相與同相兼容綜合補(bǔ)償系統(tǒng)：在牽引變電所次邊，超前（T1-N）相、滯后（T2-N）相均向牽引負(fù)載供電；直流側(cè)背靠背的第一靜止無功發(fā)生器SVG1和第二靜止無功發(fā)生器SVG2的交流側(cè)分別連接Vv牽引變壓器的超前（T1-N）相和滯后（T2-N）相，構(gòu)成異相與同相結(jié)構(gòu)兼容且易于由異相模式發(fā)展轉(zhuǎn)換為同相模式的綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，以產(chǎn)生與牽引負(fù)荷相反的負(fù)序潮流，并通過合理控制，兼顧無功補(bǔ)償、諧波治理。該系統(tǒng)運(yùn)用靈活，易于實(shí)現(xiàn)同相供電，以取消牽引變電所出口處的電分相，消除供電瓶頸。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電氣化鐵路牽引供電、電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償領(lǐng)域，特別涉及一種Vv接線 牽引變電所異相與同相兼容綜合補(bǔ)償系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
近年來，由于電力牽引具有節(jié)能、節(jié)地、低碳、環(huán)保等優(yōu)越性，作為現(xiàn)代化運(yùn)輸方式 的電氣化鐵路，在鐵路建設(shè)和運(yùn)營中占有越來越重要的地位。截至2011年底，全國鐵路營 業(yè)里程已達(dá)9. 3萬公里，其中電氣化鐵路約占二分之一，并承擔(dān)鐵路總運(yùn)量的80%以上。根 據(jù)規(guī)劃，2020年全國鐵路營運(yùn)里程將提高到12萬公里以上，其中鐵路網(wǎng)的電氣化率將提高 至60%以上。普速電氣化鐵路、高速鐵路客運(yùn)專線以及貨運(yùn)重載鐵路等多種類型電氣化鐵路陸 續(xù)開通的同時(shí)，電氣化鐵路用電負(fù)荷迅速增加，其用電均是通過沿線的牽引變電所從IlOkV 或220kV公共電網(wǎng)取電，一般每隔40-50公里設(shè)置一座牽引變電所，通過牽引變電所內(nèi)的牽 引變壓器把IlOkV或220kV電能轉(zhuǎn)換成27. 5kV或2X27. 5kV電能向鐵路牽引網(wǎng)供電。牽 引變壓器的接線方式有YNdll接線、Vv接線、Scott接線、Vx接線、十字交叉接線、阻抗匹配 平衡接線等形式，其中以Vv接線牽引變壓器較為常見。根據(jù)電氣化鐵路采用的電力機(jī)車的不同類型，其負(fù)荷特性不同，對外部電網(wǎng)的電 能質(zhì)量影響也不同。基于晶閘管相控整流和直流牽引電機(jī)的交-直型電力機(jī)車，其功率因 數(shù)低，諧波含量高，因此牽引變電所設(shè)置并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，兼顧濾除部分諧波，目前已不 再生產(chǎn)交-直型電力機(jī)車，但保有量大，因此將在相當(dāng)一個(gè)時(shí)期內(nèi)一直存在。高速鐵路客運(yùn) 專線采用的基于GTO、IGBT, IGCT等全控性器件的大功率交-直-交型動車組，其核心是多 組四象限PWM控制和多重化控制的牽引變流器，在實(shí)際運(yùn)行中諧波含量小，功率因數(shù)接近 1，無需無功補(bǔ)償。貨運(yùn)重載鐵路有的采用交-直型貨運(yùn)電力機(jī)車進(jìn)行多機(jī)牽引，也有的采 用大功率貨運(yùn)交-直-交型電力機(jī)車進(jìn)行多機(jī)牽引。向交-直-交型電力機(jī)車或動車組供 電的牽引變電所內(nèi)一般不再設(shè)置并聯(lián)電容無功補(bǔ)償裝置。但是不論何種類型的電力機(jī)車或 動車組，均為單相用電負(fù)荷，其在二相公共電網(wǎng)中都將廣生負(fù)序影響。尤其是交_直-交型 電力機(jī)車或動車組運(yùn)行速度高，功率大，大編組運(yùn)行的單列額定功率將達(dá)25MW，大于或接近 普速鐵路I座牽引變電所的容量。這些大量開行的大功率單相負(fù)荷對三相電網(wǎng)造成嚴(yán)重的 負(fù)序問題愈發(fā)突出，目前除了牽引變電所的換相連接之外，尚未采取有效措施。另外，對電力機(jī)車或動車組這種單相移動負(fù)荷而言，牽引變電所實(shí)質(zhì)上采用的卻 是三相變兩相的異相供電模式，造成列車必須每隔20公里左右就必須經(jīng)過一段無電區(qū)以 實(shí)現(xiàn)換相，稱為過分相。在過分相時(shí)列車速度損失大，同時(shí)還易常造成拉弧、過電壓、引起變 電所跳閘、列車坡停等事故，過分相成為整個(gè)電氣化鐵路牽引供電的瓶頸。研究一種可靠的牽引變電所綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，適用于我國電氣化鐵路中常見的Vv 接線牽引變電所，既可兼容現(xiàn)有的異相運(yùn)行模式，有效解決大容量單相負(fù)荷所帶來的負(fù)序 以及無功、諧波等電能質(zhì)量問題，也可實(shí)現(xiàn)同相運(yùn)行模式(三相-單相供電模式)，即在異相運(yùn)行模式下解決負(fù)序以及無功、諧波等電能質(zhì)量問題的基礎(chǔ)上，可以方便地發(fā)展轉(zhuǎn)換為同相運(yùn)行模式，從而避免列車過分相，無疑是一種較理想的綜合解決方案，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益，具有相當(dāng)廣闊的市場前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點(diǎn)，本專利技術(shù)的目的是，提供一種Vv接線牽引變電所異相與同相兼容綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，適用于我國電氣化鐵路中常見的Vv接線牽引變電所，可兼容現(xiàn)有的異相運(yùn)行模式和新的同相運(yùn)行模式，既能完備地解決負(fù)序以及無功、諧波等電能質(zhì)量問題，又能在同相模式下解決一直困擾普速、高速、重載鐵路的過分相問題。。本專利技術(shù)的目的是通過如下的手段實(shí)現(xiàn)的。一種Vv接線牽引變電所異相與同相兼容綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，由Vv牽引變壓器和附屬補(bǔ)償機(jī)構(gòu)組成。在牽引變電器次邊，超前(Tl-N)相、滯后(T2-N)相均向牽引負(fù)載供電；直流側(cè)背靠背的第一靜止無功發(fā)生器SVGl和第二靜止無功發(fā)生器SVG2的交流側(cè)分別連接Vv 牽引變壓器的超前(Tl-N)相和滯后(T2-N)相。由此，構(gòu)成異相與同相結(jié)構(gòu)兼容且易于由異相模式發(fā)展轉(zhuǎn)換為同相模式的綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，以產(chǎn)生與牽引負(fù)荷相反的負(fù)序潮流，并通過合理控制，兼顧無功補(bǔ)償、諧波治理。基于兩端口 T-N背靠背SVG的牽引變電所異相與同相兼容供電綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，其組成為在Vv牽引變壓器二次側(cè)二個(gè)端口之間加裝由二個(gè)直流側(cè)背靠背的SVG，以傳遞有功功率實(shí)現(xiàn)兩臂負(fù)荷平衡并負(fù)責(zé)各自端口的無功補(bǔ)償、諧波治理，在向牽引網(wǎng)供電時(shí)可以采用異相模式，即牽引變電所次邊的二個(gè)供電臂電壓相位不同，也可以采用同相模式，即次邊的二個(gè)供電臂電壓相位完全相同，取消牽引變電所出口處的電分相。在Vv牽引變壓器二次側(cè)二個(gè)端口分別接入固定電感器、固定電容器，在同等補(bǔ)償能力下可降低背靠背SVG的容量，從而減少綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的成本，這種方式利用了有源設(shè)備和無源設(shè)備，稱為混合補(bǔ) m\-ΖΧ ο基于混合補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的Vv接線牽引變電所異相與同相兼容綜合補(bǔ)償系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)如圖1(異相)、圖2(同相)所示，其中Tl-N相為超前相，T2-N相為滯后相。第一靜止無功發(fā)生器SVGl、電感FL并聯(lián)在Vv牽引變壓器的Tl-N相，第二靜止無功發(fā)生器SVG2、電容FC并聯(lián)在T2-N相，并將第一靜止無功發(fā)生器SVGl和第二靜止無功發(fā)生器SVG2的直流側(cè)相連， 在異相運(yùn)行模式下Tl-N相、T2-N相均向牽引負(fù)載供電(圖1)，在同相運(yùn)行模式下僅由Tl-N 相向牽引負(fù)載供電(圖2)。基于全有源設(shè)備(SVG)實(shí)現(xiàn)的Vv接線牽引變電所異相與同相兼容綜合補(bǔ)償系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)分別如圖3、圖4所示。本專利技術(shù)的工作原理是I) Vv牽引變電所采用Vv接線的牽引變壓器，Vv牽引變壓器由二臺三繞組單相變壓器組合而成，這二臺單相變壓器高壓繞組V接， 次邊繞組的中點(diǎn)均接于軌地。2)當(dāng)這種綜合補(bǔ)償系統(tǒng)工作于異相模式時(shí)，超前(Tl-N)相、滯后(T2-N)相上并接的電感FL、電容FC在原邊電力系統(tǒng)產(chǎn)生固定負(fù)序潮流，其負(fù)序潮流在趨勢上直接削減了超前(Tl-N)相、滯后(T2-N)相牽引負(fù)荷所產(chǎn)生的負(fù)序潮流，在設(shè)備容量的選擇上根據(jù)固定電感FL、固定電容FC以及牽引負(fù)荷的無功功率。但僅憑固定電感FL、固定電容FC的補(bǔ)償是不足以實(shí)時(shí)補(bǔ)償兩相時(shí)變牽引負(fù)載所產(chǎn)生的負(fù)序潮流，利用第一靜止無功發(fā)生器SVGl和第二靜止無功發(fā)生器SVG2各自產(chǎn)生的無功功率和直流側(cè)背靠背SVG傳輸?shù)囊欢康挠泄?功率，在平衡超前(Tl-N)相、滯后(T2-N)相牽引負(fù)荷之同時(shí)，實(shí)現(xiàn)負(fù)序潮流的完備補(bǔ)償，并 提高牽引變電所原有的功率因數(shù)。在沒有牽引負(fù)荷的情況下，第一靜止無功發(fā)生器SVGl和 第二靜止無功發(fā)生器SVG2分別在超前(Tl-N)相、滯后(T2-N)相產(chǎn)生相應(yīng)的無功來抵消固 定電感FL、固定電容FC的無功功率，其中，背靠背SVG可雙向傳輸有功功率，背靠背SVG的 第一靜止無功發(fā)生器SVGl和第二靜止無功發(fā)生器SVG2在交流側(cè)產(chǎn)生的無功既可以是容性 的，也可以是感性的，背靠背SVG的第一靜止無功發(fā)生器SVGl和第二靜止無功發(fā)生器SVG2 在交流側(cè)產(chǎn)生與相關(guān)端口負(fù)荷諧波相反的諧波潮流，即可進(jìn)行牽引負(fù)荷的諧波治理。3)在第一靜止無功發(fā)生器S本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種Vv接線牽引變電所異相與同相兼容綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，由Vv牽引變壓器和附屬補(bǔ)償機(jī)構(gòu)組成，其特征在于:在牽引變電器次邊，超前（T1?N）相、滯后（T2?N）相均向牽引負(fù)載供電；直流側(cè)背靠背的第一靜止無功發(fā)生器SVG1和第二靜止無功發(fā)生器SVG2的交流側(cè)分別連接Vv牽引變壓器的超前（T1?N）相和滯后（T2?N）相，構(gòu)成異相與同相結(jié)構(gòu)兼容且易于由異相模式發(fā)展轉(zhuǎn)換為同相模式的綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，以產(chǎn)生與牽引負(fù)荷相反的負(fù)序潮流，并通過合理控制，兼顧無功補(bǔ)償、諧波治理。
【技術(shù)特征摘要】
1.ー種Vv接線牽引變電所異相與同相兼容綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，由Vv牽引變壓器和附屬補(bǔ)償機(jī)構(gòu)組成，其特征在于在牽引變電器次邊，超前(Tl-N)相、滯后(T2-N)相均向牽引負(fù)載供電；直流側(cè)背靠背的第一靜止無功發(fā)生器SVGl和第二靜止無功發(fā)生器SVG2的交流側(cè)分別連接Vv牽引變壓器的超前(Tl-N)相和滯后(T2-N)相，構(gòu)成異相與同相結(jié)構(gòu)兼容且易于由異相模式發(fā)展轉(zhuǎn)換為同相模式的綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，以產(chǎn)生與牽引負(fù)荷相反的負(fù)序潮流，并通過合理控制，兼顧無功補(bǔ)償、諧波治...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李群湛，郭鍇，易東，景德炎，周福林，解紹鋒，陳民武，舒澤亮，賀建閩，張麗艷，劉煒，郭蕾，馬慶安，李子晗，余俊祥，張麗，高師湃，
申請(專利權(quán))人：西南交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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