浅谈沈阳地铁低压系统无功补偿

佟晓冬，回嘉冀

(1.沈阳电气传动研究所(有限公司)，辽宁　沈阳　110141； 2.沈阳地铁集团有限公司，辽宁　沈阳　110042)



浅谈沈阳地铁低压系统无功补偿

佟晓冬1，回嘉冀2

(1.沈阳电气传动研究所(有限公司)，辽宁沈阳110141； 2.沈阳地铁集团有限公司，辽宁沈阳110042)

地铁设计及供配电系统设计均规定在降压变电所低压侧采用并联电容器进行无功补偿至功率因数0.9以上。但地铁系统在运行中，一般都不需要进行无功补偿。事实证明，在地铁低压配电系统中，无需采用电容补偿已满足供电系统对功率因数的要求。因为地铁无论是中压系统还是低压系统，是由大量电缆构成的，电缆产生的电容电流以完全可以补偿系统产生的电感性电流。下面说明一下过补偿的根源、危害及沈阳地铁的无功补偿。

低压系统，无功补偿；地铁

1　降压变电所主接线

地下铁道除了直流牵引负荷外，其他所有交流低压负荷都由供配电系统供电。供电配电系统由两部分组成：降压变电所和动力照明系统。供配电系统中压电源侧可以和牵引供电系统电压不一致，采用独立网络，但现在一般都采用一致的电源。

供配电系统中，降压变电所中压主接线有3种形式：

(1)单母线分段，设分段开关，地铁中压侧主要采用该形式。

(2)单母线分段，不设分段开关。

(3)在车站辅助变电所，不设母线，配两台动力变压器前只设隔离开关，制作隔离电源用。

低压母线为单母线分段运行方式，设分段开关，平时分段运行。当一台动力变压器退出运行时，可自动或手动投入开关，由另一台变压器提供全部一、二级负荷用电，见图1。

进线开关、分段开关之间应实现互锁，保证在任何情况下三台开关不同时处于合闸状态(母线故障时不允许分段开关自动投入)。当任一进线电源故障导致开关跳闸或其中一台变压器检修时，另一台变压器只能提供全部一、二级负荷用电而切除三级负荷。因此，设置三级负荷总开关，将三级负荷均置于该进线开关下级。

低压220V/380V配电采用TN-S系统，以放射性供电为主，以树干式为辅，末端小负荷采用链式供电。

图1　降压变电所低压侧主接线

沈阳地铁降压变电所中压侧主接线采用单母线分段，设分段开关，跟随所因远离降压变电所，在动力变压器前增加相应的提升柜即隔离开关。

沈阳地铁动力变现是轻载运行，动力变容量裕量较大，为方便施工与运营，在一台动力退出运行后，三级负荷可以根据实际需要从OCC控制投入运行。

2　低压系统无功补偿

2.1产生过补偿的根源

制定无功功率补偿方案时，应该综合考虑中压网络电缆电容、牵引负荷、三相不平衡等潜在因素，不能简单地对待0.4kV母线电容集中补偿方式，即补偿后功率因数如按不小于0.9，否则变压器空载运行时或者负荷较轻时容易出现过补偿现象。

直流牵引供电系统采用了等效24脉波整流器，直流牵引供电系统的功率因数达到了0.95以上。牵引用电负荷对配电线路功率因数有很大的提升作用，相对于车站动力照明用电负荷而言，牵引供电负荷所占比重越大，其影响就越明显。

中压网络对于放射式、单环网和双环网结构形式正常运行情况而言，其电缆电容对外电源连接点处的功率因数影响较大。为避免供电系统出现容性特征，应简化中压网络结构，减少系统电缆数量，适当增大电缆敷设的间距，这样可以减少中压网络的电缆分布电容，减少向供电系统返送无功负荷。

城轨交通工程中大量使用了单相负荷，照明、空调风机盘管等由于负荷变化的随机性大，容易造成三相负载的严重不平衡。由于调节补偿无功功率的采样信号取自三相中的任意一相，造成未检测的两相要么过补偿，要么欠补偿。

2.2过补偿的危害

当前，城轨交通工程供电系统一方面需要考虑低压无功电容补偿，另一方面，在电源端又存在无功过补偿的问题。国内某些线路在运营或建设初期系统调试过程中，城市电网的公共供电点出现了无功功率过补偿现象。国内某城市地铁在主变电所设置了电抗器，通过电抗器抵消无功电容，但该电抗器的发热量比较大，且解决无功电容的效果不是很好。

所以，采取必要的补偿措施时，不能产生过补偿。

过补偿的危害往往比欠补偿更严重。补偿容量过大，在变压器空载运行时或者负荷较轻时，会造成过补偿，使功率因数角超前、无功功率向电力系统倒送，将抬升上级配电变压器出口电压，增加有功功率损耗，增加谐波震荡的发生几率以致造成电网伤害。

2.3沈阳地铁无功补偿

沈阳地铁一、二号线采用并联电容无功补偿装置，因功率因数以满足要求，运行至今不必投入并联电容补无功偿装置就能满足功率因数的要求。沈阳地铁在没有投入并联补无功偿装置的情况下，已经是向系统反送无功。

因此在沈阳地铁二号线延长线中，沈阳地铁在低压侧设置有源滤波装置。因低压设备采用电子变频设备多，产生大量谐波，因此需要在低压侧设置有源滤波装置，可以起两个作用：一是滤波;二是根据系统运行需要自动进行无功补偿。

Talking about the Reactive Compensation of the Low Voltage System of Shenyang Underground

TONGXiao-dong1,HUIJia-ji2

(1.Shenyang Electrical Driving Research Institute,Shenyang 110141,China; 2.Shenyang Underground Group Co.,Ltd.,Shenyang 110042,China)

The underground design and power supply and distribution system design are specified the low voltage sides in the voltage dropping substation to adopt shunt capactors to carry aut reactive componsation to power facter 0.9 above.But in the underground system operation ,reactive compensation is not needed.The fact shows that in the underground low voltage distribution system,no capactor compensation can meet the requirencent for power supply system power factor.No matter how medium voltage system and low voltage system,they are consisted of a lot of cables.The capacitance current roduced by cables can make up inductive current produced by the system.The next we talk about compensation origin and harm and the reactive compensation shenyang underground.

low voltage system;reactive compensation;underground

1004-289X(2016)02-0102-02

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2016-02-18