本實(shí)用新型涉及電氣技術(shù)，特別涉及城市軌道交通供電技術(shù)。

背景技術(shù)：

城市軌道交通具有速度快、容量大、占地少、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，既能拉開(kāi)城市框架，又能促進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)；既能適應(yīng)城鎮(zhèn)群之間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，又能滿足城市錯(cuò)位規(guī)劃，推動(dòng)“產(chǎn)城一體化”，因此成為“十三五”規(guī)劃中重點(diǎn)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，其建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大。

根據(jù)我國(guó)城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃、城市軌道交通的用電特點(diǎn)、城市電網(wǎng)的現(xiàn)狀與規(guī)劃，軌道交通的供電系統(tǒng)主要由外部供電系統(tǒng)和軌道交通供電系統(tǒng)構(gòu)成，外部供電系統(tǒng)是由市電力公司所屬220/110kV變電站、110kV供電網(wǎng)絡(luò)至軌道交通受電110kV主變電所組成。軌道交通供電系統(tǒng)是由受電110kV主變電所、35/20/10kV中壓供電網(wǎng)絡(luò)、牽引變電所、降壓變電所、電力監(jiān)控、接觸網(wǎng)、車站及區(qū)間動(dòng)力照明、雜散電流防護(hù)、防雷設(shè)施和接地系統(tǒng)等組成。

由于受城市規(guī)劃、環(huán)境、景觀等限制和要求，城市軌道交通主變電所的110kV電源進(jìn)線和中壓供電網(wǎng)絡(luò)(35、20、10kV)均大量采用電力電纜。

城市軌道交通用電負(fù)荷分為牽引負(fù)荷和動(dòng)力照明負(fù)荷兩類，牽引負(fù)荷功率因數(shù)較高，通常在0.95以上，動(dòng)力照明配電系統(tǒng)因節(jié)能技術(shù)和變頻技術(shù)的大量應(yīng)用，功率因數(shù)與傳統(tǒng)方式相比，已由原來(lái)的0.7左右提高到0.9以上。城市軌道交通的供電系統(tǒng)無(wú)功功率一部分是牽引負(fù)荷和動(dòng)力照明負(fù)荷產(chǎn)生的感性無(wú)功，根據(jù)運(yùn)營(yíng)時(shí)段和非運(yùn)營(yíng) 時(shí)段，區(qū)別較大；另外一部分是由110kV、35/20/10kV電力電纜產(chǎn)生的容性無(wú)功，這部分在工程確定后基本保持不變。

鑒于城市電網(wǎng)對(duì)軌道交通主變電所采用無(wú)功返送正計(jì)計(jì)費(fèi)方法，且關(guān)口計(jì)費(fèi)點(diǎn)位于軌道交通主變電所對(duì)側(cè)電網(wǎng)變電所的110kV饋出側(cè)，因此，應(yīng)統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)的感性無(wú)功和容性無(wú)功的綜合作用，合理設(shè)置無(wú)功功率補(bǔ)償方案。

隨著軌道交通的不斷發(fā)展和延伸，地方變電站至軌道交通主變電站的110kV供電電纜供電距離越來(lái)越遠(yuǎn)，外部電源110kV進(jìn)線電纜長(zhǎng)度甚至超過(guò)二十公里，其產(chǎn)生的容性無(wú)功功率將達(dá)到或超過(guò)12MVar，綜合整個(gè)供電系統(tǒng)的無(wú)功功率，其容性無(wú)功功率占據(jù)比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)感性無(wú)功功率，系統(tǒng)往往需要重點(diǎn)補(bǔ)償容性無(wú)功功率。

固定電抗器可以長(zhǎng)期穩(wěn)定的吸收電纜線路的充電容性無(wú)功，防止無(wú)功功率不合理流動(dòng)，同時(shí)也減輕了線路上的功率損失；磁閥式可控電抗器具有感性無(wú)功輸出容量連續(xù)可調(diào)，產(chǎn)生諧波較少，而且有功損耗低、響應(yīng)速度較快的特點(diǎn)。因此固定+可調(diào)電抗器補(bǔ)償方案，對(duì)目前城市軌道交通供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，其無(wú)功補(bǔ)償功能具有很好的適應(yīng)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種應(yīng)用于城市軌道交通供電系統(tǒng),特別是一種應(yīng)用于110kV主變電所的無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)。

本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，軌道交通主變電所無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于，包括固定電抗器和磁控電抗器；

所述固定電抗器包括鐵芯和第一繞組，第一繞組的首端連接第一連接點(diǎn)A；

所述磁控電抗器包括：

第一半鐵芯柱和纏繞于第一半鐵芯柱上的第六繞組和第七繞組，第六繞組的首端和末端之間具有一個(gè)抽頭，稱為第六抽頭；

第七繞組的首端和末端之間具有一個(gè)抽頭，稱為第七抽頭；

第六抽頭接第一晶閘管的正極，第七抽頭接第一晶閘管的負(fù)極；

第二半鐵芯柱和纏繞于第二半鐵芯柱上的第八繞組和第九繞組，第八繞組的首端和末端之間具有一個(gè)抽頭，稱為第八抽頭；

第九繞組的首端和末端之間具有一個(gè)抽頭，稱為第九抽頭；

第八抽頭接第二晶閘管的負(fù)極，第九抽頭接第二晶閘管的正極；

第一晶閘管的觸發(fā)端和第二晶閘管觸發(fā)端作為控制端；

第六繞組上下對(duì)稱于第七繞組，第八繞組上下對(duì)稱于第九繞組，第六繞組左右對(duì)稱于第八繞組，第七繞組左右對(duì)稱于第九繞組；第六繞組、第七繞組、第八繞組和第九繞組的匝數(shù)相同；

第六繞組和第八繞組的首端連接于第一繞組的末端G，第六繞組的末端連接第九繞組的首端和二極管D的正極，第八繞組的末端接第七繞組的首端和二極管D的負(fù)極，第七繞組的末端和第九繞組的末端連接于第二連接點(diǎn)X；

以上皆以上方為首端，下方為末端。

本實(shí)用新型的有益效果是，提供了一種應(yīng)用于集中供電方式下、主變電所的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償方案，本方案充分利用非運(yùn)營(yíng)時(shí)段和運(yùn)營(yíng)時(shí)段的無(wú)功功率特性，采用固定和可調(diào)電抗器相結(jié)合的方案，能有效的實(shí)現(xiàn)城市軌道交通供電系統(tǒng)不同時(shí)期的無(wú)功功率補(bǔ)償需求。當(dāng)磁控電抗器的控制裝置出現(xiàn)故障，仍能時(shí)刻保證電力系統(tǒng)中有一定的固定容量感性無(wú)功功率補(bǔ)償110kV電纜容性無(wú)功，避免大量容性無(wú)功返送電力系統(tǒng)引起的罰款?？烧{(diào)電抗器容量較少，且僅在運(yùn)營(yíng)時(shí)段波動(dòng)， 其動(dòng)態(tài)調(diào)整的效率更高，也大大降低裝置的有功功率耗損，提高了電力系統(tǒng)對(duì)于感性無(wú)功補(bǔ)償?shù)目煽啃?，相?duì)于全可控電抗器方案能較大的降低整個(gè)補(bǔ)償裝置的生產(chǎn)成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的思路是，在110kV主變電所的35/20/10kV側(cè)母線并聯(lián)設(shè)置本實(shí)用新型的固定+可調(diào)磁閥式可控電抗器，本實(shí)用新型包括固定電抗器和磁控電抗器，工作狀態(tài)下輔以勵(lì)磁單元和測(cè)量控制單元，通過(guò)自動(dòng)平滑調(diào)節(jié)磁控電抗器的感性無(wú)功，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)的無(wú)功容量，保證功率因數(shù)穩(wěn)定，減少系統(tǒng)電壓波動(dòng)，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，降低系統(tǒng)電壓間變和線路損耗，提高供電電壓質(zhì)量。

固定電抗器設(shè)置固定為110kV、35/20/10kV電力電纜的容性無(wú)功需要補(bǔ)償?shù)母行詿o(wú)功量，非運(yùn)營(yíng)時(shí)段可以僅使用固定補(bǔ)償量，磁控電抗器需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率較小，基本處于空載狀態(tài)，可以大大降低裝置的有功功率耗損；運(yùn)營(yíng)時(shí)段加入可控部分，此時(shí)磁控電抗器隨著負(fù)荷功率變化產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償量，時(shí)刻保證電力系統(tǒng)中仍有一定的固定容量感性無(wú)功功率補(bǔ)償大部分110kV電纜容性無(wú)功的需要，從而避免因裝置故障而引起的容性無(wú)功大量返送電力系統(tǒng)的可能。

參見(jiàn)圖1。

本實(shí)用新型固定+可調(diào)磁控電抗器補(bǔ)償裝置，并聯(lián)于110kV主變電所的35/20/10kV側(cè)母線上，由固定電抗器1和磁控電抗器2組成；固定電抗器1由匝數(shù)為N_g的線圈繞制的鐵芯柱3構(gòu)成；磁控電抗器2的主鐵芯分裂為兩半(即第一半鐵芯柱4和第二半鐵芯柱5)，四個(gè)匝數(shù)為N(N＝N₁+N_k)的線圈(第六繞組6、第七繞組7、第八繞組8、第九繞組9)分別對(duì)稱地繞在兩個(gè)半鐵芯柱上，每一個(gè)半鐵芯柱的上下兩繞組各有一抽頭比為δ＝N_k/N的抽頭，它們之間接有兩個(gè)對(duì)稱方向相反的晶閘管T₁和T₂,其觸發(fā)端與控制單元的輸入端連接,不同鐵芯上的上下兩個(gè)繞組交叉連接后，兩個(gè)半鐵芯柱上的上部繞組 (第六繞組6和第八繞組8)的尾端通過(guò)續(xù)流二極管D橫跨連接。前述N、N₁、N_k、N_g皆為按需求設(shè)定的預(yù)設(shè)值。

更具體的說(shuō)明如下：

軌道交通主變電所無(wú)功補(bǔ)償裝置，包括固定電抗器1和磁控電抗器2；

所述固定電抗器1包括鐵芯3和第一繞組，第一繞組的首端連接第一連接點(diǎn)A；

所述磁控電抗器2包括：

第一半鐵芯柱4和纏繞于第一半鐵芯柱4上的第六繞組6和第七繞組7，第六繞組6在自上方N₁匝處具有一個(gè)抽頭，稱為第六抽頭；第七繞組7在自下方N₁匝處具有一個(gè)抽頭，稱為第七抽頭；第六抽頭接第一晶閘管T₁的正極，第七抽頭接第一晶閘管T₁的負(fù)極；

第二半鐵芯柱5和纏繞于第二半鐵芯柱5上的第八繞組8和第九繞組9，第八繞組8在自上方N₁匝處具有一個(gè)抽頭，稱為第八抽頭；第九繞組9在自下方N₁匝處具有一個(gè)抽頭，稱為第九抽頭；第八抽頭接第二晶閘管T₂的負(fù)極，第九抽頭接第二晶閘管T₂的正極；

第六繞組6上下對(duì)稱于第七繞組7，第八繞組8上下對(duì)稱于第九繞組9，第六繞組6左右對(duì)稱于第八繞組8，第七繞組7左右對(duì)稱于第九繞組9；第六繞組6、第七繞組7、第八繞組8和第九繞組9的匝數(shù)相同；

第六繞組6和第八繞組8的首端連接于第一繞組的末端，第六繞組6的末端連接第九繞組9的首端和二極管D的正極，第八繞組8的末端接第七繞組7的首端和二極管D的負(fù)極，第七繞組7的末端和第 九繞組9的末端連接于第二連接點(diǎn)X。

工作狀態(tài)下，本實(shí)用新型并聯(lián)于110kV主變電所的35/20/10kV側(cè)母線上，整個(gè)供電系統(tǒng)綜合無(wú)功補(bǔ)償量決定固定電抗器1與磁控電抗器2之和；固定電抗器1由匝數(shù)為N_g的線圈繞制的鐵芯柱3構(gòu)成，匝數(shù)由110kV、35/20/10kV電力電纜的固定容性無(wú)功補(bǔ)償量確定；磁控電抗器2的主鐵芯分裂為兩半(即鐵芯3和鐵芯4)，主要由運(yùn)營(yíng)時(shí)段的負(fù)荷最大容性無(wú)功補(bǔ)償量確定，四個(gè)匝數(shù)為N(N＝N₁+N_k)的線圈分別對(duì)稱地繞在兩個(gè)半鐵芯柱上，每一半鐵芯柱的上下兩繞組各有一抽頭比為δ＝N_k/N的抽頭，以提供控制電壓ΔU＝δE_msinωt，它們之間接有兩個(gè)對(duì)稱方向相反的晶閘管T₁和T₂,其觸發(fā)端與控制單元的輸入端連接,不同鐵芯上的上下兩個(gè)繞組交叉連接后，兩個(gè)半鐵芯柱上的上部繞組6和8的尾端通過(guò)續(xù)流二極管D橫跨連接。