X主所35KV SVG无功补偿分析-开题报告-文献综述-参考文献

（一）选题背景和研究意义

城市轨道交通（Rail Transit）具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点。世界各国普遍认识到：解决城市的交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。我国城市轨道交通始于 20 世纪 50 年代的北京地铁建设，但是初期发展较缓慢。随着我国国民经济的持续发展，城市化进程的加快，城市交通矛盾日益突出，发展城市轨道交通已成为大城市公共交通的根本方针和缓解城市交通拥堵的最佳选择。进入 20 世纪 90 年代，我国的轨道交通进入快速发展时期，截止 2010 年底，我国包括北京、上海、香港、广州在内共计 12 个城市已开通轨道交通线路，总里程超过 1000 公里；此外，已有超过 30 多个城市动工建设，规划总里程 2600 公里，投资超过 10000 亿元。 

从能源使用的角度来说，大多数轨道交通工具都是用电驱动的，低碳、环保。所以，城轨供电系统是城市轨道交通运营的动力源泉，负责电能的供应与传输，为电动列车的牵引供电和提供车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电。所以，在当今城市轨道交通飞速发展的今天，城轨交通必将成为所在城市电网的重要和规模化的用电负荷大户。由于轨道交通的电负荷特性与电网以前的负荷不具有可比性，分析轨道交通电网的负荷特性，在轨道交通领域研究如何合理而高效的利用电能，对合理利用能源，保护和改善环境，协调我国经济社会活动可持续发展有积极地促进作用，也十分符合我国当前的节能减排的社会经济政策。

城市轨道交通特别是国外有一定的发展时间，对城轨供电系统已经有一定系统性的认识。城市轨道交通多采用电缆向负载供电，大量的带电电缆势必产生一定容量的无功功率，在城市轨道运营初期，负载率较低，难以吸收电缆产生的容性无功功率，甚至会出现无功功率过补偿的现象，从而造成系统功率因数偏低。

功率因数偏低会带来很多问题。首先，无功功率的增加会导致电流和视在功率的增大，从而使变压器、电缆等部件的容量和体积偏大，利用率低，且城规运营成本大大增加。另外，无功功率的增加会导致输配电设备的损耗增大，运行效率降低。但是，限于电力技术的发展特别是电能质量技术的发展，对于地铁这种不稳定电力负载的无功补偿，目前还没有较好的解决方法。

（二）国内外研究现状

现代工业领域中，诸如电气化铁路、交流电弧炉、大型轧钢机等均属动态变化的非线性负荷。这类负荷的特点是有功功率和无功功率随时间快速变化，由于其非线性和不平衡的用电特性，使供电电网的电压波形产生畸变，引起电压的波动、闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率的波动，而且向系统注入大量的谐波，对电网的电能质量构成了严重的威胁。因此，在系统无功不平衡时进行无功补偿是维持现代电力系统的稳定和经济运行所必需的。

当前，国内外采用的无功补偿方式主要有以下几类：

1、第一类为分组投切电容器组(LAMSC)。

即采用断路器或接触器在控制系统指挥下向系统接入或撤出一定数量的电容器，以达到向系统提供合适的容性无功的目的。这种方式后来衍生到载调压变压器调节电容器组电压等方式。这类技术实质为阶梯投切，不能连续可调，且响应速度慢，而且它只能补偿感性无功，有负电压效应，还有发生并联谐振的危险。但是由于技术门槛低，成本低，简单实用，所以在无功补偿要求不高的领域，比如在低压无功补偿中，目前仍然在大量应用。不过，如果此类方案用于中高压领域，其设备购置费用、维护费用、损耗都相当高，而且系统响应速度慢，补偿效果差。

2、第二类为同步调相机（SC）。

同步调相机（Synchronous Condenser——SC）是早期无功功率动态补偿装置的典型代表，通过调节其励磁电流，可以使其发出不同大小的容性无功或感性无功，进而实现对无功功率的动态补偿。自 20 世纪二十年代以来，同步调相机在电力系统无功补偿领域得到广泛应用，作用明显。但是，由于它是旋转电机，因此噪声和自身损耗都较大，日常维护比较复杂，而且响应速度较慢，目前已经无法满足快速无功功率补偿的要求。

3、第三类为静止无功补偿器（SVC）。

20 世纪七十年代，静止无功补偿装置（Static Var Compensator——SVC ）开始逐步取代 SC 。其主要代表方案为磁阀式可调电抗器方案（MCR）和晶闸管调节电抗器(TCR)/电容器(TSC)方案。这类技术的基本特征是采用电力电子器件等元件控制连续可调的电流或电压，进而控制无功设备（电抗器或电容器）发出无功功率。此类技术具有响应速度快、可连续调节、端电压恒定等优点。但是对电网的无功补偿能力与电网电压高低成正比，而且它本身是一个很大的谐波源，需要大电感、大电容等元件，设备占地相对较大，耗费电能很多等缺点。

4、第四类为静止无功发生器（SVG）技术 。

SVG 是上世纪末兴起的新技术，是前最为先进的无功补偿技术，其基于电压源型变流器的补偿装置实现了无功补偿方式质的飞跃。它不再采用大容量的电容、电感器件，而是通过大功率电力电子器件的高频开关（主要是 IGBT、IGCT 等）实现无功能量的变换。SVG 可以根据负载特点和工况，自动调节其输出的无功功率的大小和性质（容性或者感性）。因此，从本质上讲，SVG 可以等效为大小可以连续调节的电容或电抗器。由于 SVG 技术本身无可比拟的优越性，具有感性、容性无功全补偿、谐波含量低、占地面积小、功耗小等优点，是当前最适合城市轨道交通目前情况及将来需求的无功补偿方式。

本文简要论述了我国轨道交通供电系统的供电方式和无功补偿技术的现状，介绍了当前主流的无功补偿装置。阐述了地铁供电系统的原理，分析了供电系统的负荷特性。介绍了 SVG装置原理、操作方式、维护方法，并以深圳地铁三号线草埔主变电站的35KVSVG为实例，通过介绍其工作原理，对其供电系统的容量和无功功率的大小和性质进行具体分析和详细计算，在此基础上提出了针对其的SVG 设计方案，最终通过模拟试验对比和分析，验证了提出的设计方案的可行性。

关键词：城市轨道交通、供电系统、SVG无功补偿

二、^范文提纲

1 绪论

1.1 引言

1.2无功补偿技术的介绍

1.3 SVG技术

1.4本章小结

2 城市轨道交通供电系统供电方式

2.1.1集中式供电方式

2.1.2分散式供电方式

2.1.3混合式供电方式

2.2主变电所供电方式介绍

2.3牵引降压混合变电所

2.4降压变电所

2.5跟随所

2.6本章小结

3 SVG装置工作原理

3.1草埔35KV SVG系统组成

3.2草埔35KV SVG运行维护

3.3草埔35KV SVG操作指引

3.4草埔35KV SVG对系统的影响

3.5本章小结

4 补偿模式说明

4.1无功补偿模式（Run_Mode=0）

4.2恒功率因数控制（Run_Mode=1）

4.3恒电压控制（Run_Mode=2）

4.4电压无功同时控制（Run_Mode=3）

4.5本章小结

5 SVG补偿试验

5.1测试的目的和前提条件

5.2测试的时间计划和内容

5.3测试情况

5.4本章小结

6 结论与展望

7 参考文献

三、参考文献

1.  牛轶男,冯婷,汪扬,李成波.  电力系统无功补偿技术发展现状[J]. 信息通信. 2011年 

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6.  杜晟,张鹏远,方刚.  SVG技术综述[J]. 中国新技术新产品. 2009年 

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9.  梁喆,陈静,欧阳名三.  负荷侧SVG装置工作特性和控制方法研究[J]. 低压电器. 2008年

10. 深圳地铁三号线运营公司变电培训教材（第一版） 地铁内部资料 2009年