铁路电力供电系统无功补偿分析

金连国

(中铁九局集团电务工程有限公司，辽宁 沈阳 110000)

1 牵引供电系统的无功补偿分析

1.1 无功补偿的产生背景

电气化铁道机车使用的是无功电流源，该电流源也是谐波电流源，相对来说该种系统的设备、功率变换装置以及各类电子装置会含有很多谐波。因此，电气化铁道牵引网中的补偿措施以及电压的波动幅度，都会对整个系统产生一定的谐波，而有效的无功补偿装置可以过滤捷波，同时提升补偿效果，提高电流功率，降低不必要的消耗。

1.2 无功补偿的作用分析

由于我国铁路系统的负载量很大，加重了电网的压力，因此当补偿过渡时，其无重载的位置会容易发生补偿过度现象。当电源出现空载时，对电容器进行补偿反而会使电压变大，而无功电压可以使电车在运行过程中所产生的电压波动幅度降低，并将感性功率负荷与容性功率负荷的装置连接于同一电路中，通过两种负荷之间的能量交换，可以有效补偿感性负荷所需要的无功功率，从而提升整体功率，使电源发挥其应有的作用。

2 铁路供电系统的无功补偿方案

2.1 提升抑制谐波机制

为了进一步改进电容器的无功补偿手段，需要对其因电容器而放大的谐波进行抑制。首先，要将滤波器接入换流装置的附近处，并在受到谐波影响的补偿器上串联一个抑波电抗器，以达到抑制谐波的作用。其次，将母线布置在微电脑消谐装置中，并提升变流器的供电电压及脉动数，以进一步抑制低次谐波。

2.2 并联电容器补偿

一般情况下，并联电容器分成两种类型，即三角形与星形。在接线容量方面，三角形是星形的3倍，所以该种接线方法较为普遍，但也存在一定的安全隐患。因此就目前来说，国家禁止新的高压电容器使用三角形接线方法，而低压并联则可行。

如图1所示，IC为并联电容无功补偿电流，IT为牵引负荷电流。该种补偿装置可以在一定程度上降低资金成本，而且具有容量大，结构简单的优势，不仅可以过滤次谐波，也可以有效提升牵引负荷功率。但由于该种方式缺少对牵引负荷电流的动态补偿，因此容易造成谐振。就目前来说，该种电容补偿装置方式应用较为普遍，因此，要以此为基础不断地对其进行优化，以更好地发挥其性能。

图1 电容器补偿装置并联固定

2.3 电容器的投切方式

一般情况下，会将电容器的投切方式分为两种，即自动投切与人工投切。对于电气化铁道系统来说，由于其高压负荷的变化率较小，因此所产生的冲击性负荷也较低。在进行电容器的集中补偿时，可采用人工投切方式进行，该方法不仅可以降低功率损耗，而且具有安装与维护便捷的优势。当个别的电容器发生损坏时，不会影响其它装置的整体运行。但该种补偿方式在功率发生变化时不能自动调节，只能进行有级调节，因此当电容器的运行温度过高时，会发生鼓胀及漏油等故障。

另外，可以使用同步电机补偿来改变磁电流，从而有效调节供配电系统的功率因数。

2.4 可控饱和电抗器与固定滤波器的并联

该种并联补偿方式可以改变绕组工作电流，从而有效控制铁芯的饱和程度，并以此来进行调整，以控制感性无功电流的大小。另外，将该种补偿方式与固定补偿容相配合，可以达到供电牵引网的补偿效果，因此该种方式具有快速、准确的补偿优势，并且无需进行切投。

3 结束语

电力系统作为电气化铁道系统的总动力，要秉着可靠、合理、节约投资的原则，将其实际作用与发声原理作为标准，结合高速铁路电力系统方案的研究，选择合理的并联电器补偿装置，并通过灵活使用正确的投切方式及并联方式，来不断提升对系统的无功补偿水平，从而可以为铁路的长期发展提供更加稳定、有力的保障。