電氣化鐵路電能質(zhì)量控制

電氣化鐵路電能質(zhì)量

及其綜合控制技術(shù)西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院7.1電氣化鐵道電能質(zhì)量問題交直型電力機車諧波電流大：由相控方式?jīng)Q定；諧波為奇次諧波，主要為3、5、7次功率因數(shù)低產(chǎn)生負序電流交直交型電力機車功率因數(shù)接近1諧波含量低牽引功率大，負序問題突出

解決思路諧波的抑制措施為減少諧波及其危害，可采取的抑制方法有：改進換流裝置設(shè)置濾波裝置此處重點介紹濾波器的原理。一、交流濾波器的用途降低電網(wǎng)的諧波電壓或減少進入系統(tǒng)的諧波電流。與并聯(lián)補償裝置配合使用，實現(xiàn)無功功率的補償。交流濾波器的安裝位置電力機車上牽引變電所中（牽引側(cè)）濾波原理非線性負荷一般可視為諧波電流源。h次諧波下，系統(tǒng)、濾波器及非線性負荷的模型如下圖。系統(tǒng)諧波電流和諧波電壓分別為理想濾波器時，實際濾波效果取決于濾波器阻抗及系統(tǒng)阻抗的關(guān)系。二、交流濾波器的分類1按接入系統(tǒng)的方式，可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種類型。串聯(lián)濾波器串入系統(tǒng)調(diào)諧濾波器，利用L－C并聯(lián)諧振來阻礙諧波進入系統(tǒng)基波下呈感性經(jīng)受全部電流，絕緣水平要求高并聯(lián)濾波器并入系統(tǒng)調(diào)諧濾波器，利用L－C串聯(lián)諧振構(gòu)成諧波通路基波下呈容性承受調(diào)諧的諧波電流和部分無功電流一般，并聯(lián)濾波器性價比要好于串聯(lián)濾波器。有時兩者可混合使用。2按調(diào)諧銳度，可把并聯(lián)濾波器分為調(diào)諧濾波器和阻尼濾波器兩種調(diào)諧濾波器調(diào)諧在某一、二次較低次諧波上，其中串聯(lián)（等效）電阻很小，也稱高Q（品質(zhì)因數(shù)）濾波器。阻尼濾波器在某一寬頻帶上呈現(xiàn)低阻抗（如高通阻尼濾波器），其（等效）電阻較大，也稱低Q濾波器。3按階數(shù)可把并聯(lián)濾波器中的阻尼濾波器分為一階、二階和三階等阻尼濾波器。重點討論并聯(lián)濾波器。三、常用濾波器及其特性1調(diào)諧濾波器單調(diào)諧濾波器忽略電阻，相對阻頻特性為

其中為單調(diào)諧支路的固有頻率雙調(diào)諧濾波器

2阻尼濾波器常見的有一階阻尼和二階阻尼型兩種.一階阻尼濾波器二階阻尼濾波器三階阻尼濾波波器三階阻尼濾波波器C型濾波器調(diào)諧濾波器比比阻尼濾波器器對元件參數(shù)數(shù)精度要求高高。元件參數(shù)變化化及電網(wǎng)頻率率偏移都會使使調(diào)諧濾波器器失諧。設(shè)計時，需需要在諧振點點上向感性區(qū)區(qū)做適當(dāng)偏移移。為加強濾波效效果，最經(jīng)濟濟有效的方法法是對電氣化化鐵道，采用用3次、5次和7次單調(diào)諧濾波波裝置。負序在電力系系統(tǒng)中所造成成的不良影響，如額外占用系統(tǒng)統(tǒng)及設(shè)備容量量，造成附加加網(wǎng)損，引起起系統(tǒng)電壓不不對稱，降低低發(fā)電機和電電動機出力等。為使電力系統(tǒng)統(tǒng)經(jīng)濟運行和和提高電能質(zhì)質(zhì)量，盡可能降低負負序是十分必要的的。降低負序影響響的措施理論依據(jù)由負序電流的的一般表達式式來觀察負序序的合成特性性：可見，在各種負荷條件件不變的情況況下，只要合理安排負荷荷所在的端口口，就能最大程程度的使構(gòu)成成負序電流的的各分量互相相抵消，從而而減少總的負負序電流。抑制負序主要要措施平衡接線變壓壓器換相連接并聯(lián)補償同相供電1平衡接線牽引引變壓器比較常用的是是Scott接線牽引變壓壓器。其他三相－－兩相平衡接接線牽引變壓壓器，如接接線、LeBlanc接線、Wood-Bridge接線等很少用用到。DABCScott接線變壓器底（M）座繞組原邊接入入電力系統(tǒng)AB相（線電壓）），高（T）座繞組原邊一端端接底繞組的的中點D，另一端接入入C相。DABC牽引變電所換換相聯(lián)接為整體減輕進進入電力系統(tǒng)統(tǒng)的負序分量量，電氣化區(qū)區(qū)段的各種接接線的牽引變變電所幾乎無一例外地實實行換相聯(lián)接接，即輪換接入入電力系統(tǒng)的的不同相。大量實踐證明明，牽引變電所換換相聯(lián)接對減減少電氣化鐵鐵道對電力系系統(tǒng)的負序影影響是十分有有效的。牽引變電所換換相連接的基基本要求各變電所單相相牽引負荷輪換換接入電力系系統(tǒng)不同相，使電電力系統(tǒng)三相相負載對稱。。兩個相鄰牽引引變電所的相鄰供電分區(qū)區(qū)同相，便于越區(qū)供供電（純單相相變電所除外外）。接觸網(wǎng)分相絕絕緣器承受電電壓不超過網(wǎng)網(wǎng)壓。（三相牽引變變電所換相時時要考慮重臂臂負荷安排在在超前相）1單相牽引變電電所換相連接接方案1：由3臺單相變構(gòu)成成相別循環(huán)電分相上承受受電壓為方案2：由6臺單相變構(gòu)成成相別循環(huán)電分相上承受受電壓為2Vv接線變壓器換換相連接（1）單相Vv相別循環(huán)3三相YNd11牽引變電所換換相連接(C)(A)(B)(c)(b)(a)YNd11牽引變壓器展展開圖如下接線規(guī)則：按照給定供電電臂相序次邊：(c)端子接軌地；；(a)端子接“+”電壓供電臂；；(b)端子接“-”電壓供電臂。。原邊：按YNd11牽引變壓器接接線展開圖完完成原邊接線線方法：先畫出出展開圖，繞繞組定向，電電壓均為網(wǎng)地，相別正正負分別對應(yīng)應(yīng)，可確定繞繞組上電壓相相別，再根據(jù)據(jù)原次邊繞組組對應(yīng)畫出原原邊接線圖。。牽引變電所的的并聯(lián)補償1臂負荷（變電電所）功率因因數(shù)的提高下面以臂負荷荷功率因數(shù)的的提高為例說說明并聯(lián)電容容補償?shù)南嚓P(guān)關(guān)計算。

考慮如圖所示變電所的一個供電臂，電壓、負荷電流和功率因數(shù)分別為、和。若將供電臂功功率因數(shù)提高高到，，計算所需投投放分補償容容量。。以為為參考考相量做相量量圖和功率圖圖。求得需補償?shù)娜萘繛?功率損失的減減少供電系統(tǒng)在牽牽引端口的三三角接等效電電路如圖中方方框內(nèi)的部分分所示，其中中為歸歸算到牽引端端口的三相系系統(tǒng)短路阻抗抗與牽引變壓壓器等值阻抗抗之和，且。。則當(dāng)三相負荷對稱稱時，由于負荷荷電流引起的的三相功率損損失為式中，——供電系統(tǒng)相阻阻抗的電阻部部分；——變壓器次邊繞繞組電流；——繞組電流的有有功分量；——繞組電流的無無功分量。當(dāng)采用并聯(lián)電電容補償時，，系統(tǒng)電流的的有功分量大小小不變，而無無功分量減小小，從而使功率率損失相應(yīng)減減小。則當(dāng)三相負荷電流流不對稱時，由于負荷荷電流引起的的三相功率損損失為式中，、、、——系統(tǒng)三相電流流有效值；、、——系統(tǒng)的正、負負、零序電流流；、——正序電流的有有功、無功分分量。設(shè)置適當(dāng)?shù)牟⒉⒙?lián)電容補償償可減小正序電流流的無功分量量，從而減小總總的功率損失失。3變電所母線電電壓的提高以以YNd11牽引變電所為為例，考慮三三個端口都有有并聯(lián)電容的的情形。假設(shè)設(shè)牽引端口無無負荷，臂電電流為、、和，，即補補償電容電流流；對應(yīng)的繞繞組電流為、、和和。。設(shè)引引前，，可畫如如右所示的端端口電氣相量量圖。下面主主要關(guān)注繞組組電流及其在在引起的壓降和和壓損。以端口口1為例，，繞組組電流流所所產(chǎn)產(chǎn)生的的牽引引母線線的電電壓降降為則電壓壓損失失為化簡后后得由于上上式中中第一項項接近近于零零，所以以端口口1的母線線電壓壓約提提高了了。。4并聯(lián)電電容補補償對對負序序電流流的抑抑制基本方方法：：計算變變電所所合成成牽引引負序序電流流。。設(shè)置并并補容容量，，設(shè)法法使補補償裝裝置的的合成成負序序電流流與與反反向。。已知：：以原原邊A相電壓壓為基基準所所畫的的負序序相量量圖中中，各各相負負荷電電流和和并聯(lián)聯(lián)電容容的負負序電電流分分量的的相位位關(guān)系系如表表所示示：相別abc機車電流電容器以YNd11變壓器器為例例：取負荷荷電流流、、產(chǎn)產(chǎn)生生的負負序分分量為為、、，，則則牽引引電流流的合合成負負序電電流為為，，三三相并并聯(lián)電電容補補償電電流產(chǎn)產(chǎn)生的的負序序分量量分別別為、、、、。。分三種種情況況討論論。此時，，，，即即牽引引電流流在系系統(tǒng)側(cè)側(cè)的負負序分分量基基本為為，，以以原邊邊相電電壓為為基準準可畫畫出負負序相相量圖圖如下下：為了抵抵消總總的注注入系系統(tǒng)的的負序序電流流，由由相量量圖知知，應(yīng)應(yīng)在a、b兩相設(shè)設(shè)置并并補。。（1）此時，，，，即即牽引引電流流在系系統(tǒng)側(cè)側(cè)的負負序分分量基基本為為，，以以原邊邊相電電壓為為基準準可畫畫出負負序相相量圖圖如下下：為了抵抵消總總的注注入系系統(tǒng)的的負序序電流流，由由相量量圖知知，應(yīng)應(yīng)在b、c兩相設(shè)設(shè)置并并補。。（2）（3）此時，，以原原邊相相電壓壓為基基準可可畫出出負序序相量量圖如如下：：由相量量圖知知，在在b相設(shè)置置并補補即可可。7.2新型牽牽引供供電系系統(tǒng)7.2.1牽引供供電系系統(tǒng)的的負序序、電電分相相與同同相供供電的的概念念2.1.1當(dāng)前限限制不不平衡衡程度度幾種種措施施2.1.2電分相相對電電力機機車安安全平平穩(wěn)通通過的的隱患患2.1.3同相供供電的的概念念7.2.2同相供供電的的實現(xiàn)現(xiàn)2.2.1采用無無源對對稱補補償技技術(shù)實實現(xiàn)2.2.2基于有有源補補償技技術(shù)實實現(xiàn)7.2.3獨立供供電系系統(tǒng)2.3.1基本考考慮與與概念念2.3.2獨立供供電系系統(tǒng)的的構(gòu)成成2.3.3可靠性性、可可維修修性與與經(jīng)濟濟性既有牽牽引供供電系系統(tǒng)2.1.1當(dāng)前限限制不不平衡衡程度度幾種種措施施①采用三三相一一兩相相平衡衡牽引引變壓壓器兩個端端口負負荷完完全相相同時時，變變壓器器原邊邊三相相電流流對稱稱日本廣廣泛采采用Scott變壓器器和變變形Wood-bridge變壓器器。我我國主主要采采用了了阻抗抗匹配配平衡衡變壓壓器和和Scott變壓器器。②采用用高電電壓、、大容容量電電源供供電日本采采用154kV，220kV和275kV三種電電壓等等級，，法國國采用用235kV電壓等等級，，意大大利采采用130kV等級，，西班班牙采采用132kV，220kV兩種電電壓等等級2.1.1當(dāng)前限限制不不平衡衡程度度幾種種措施施③采用不不平衡衡補償償裝置置如日本本采用用單相相負荷荷補償償裝置置（SFC）④采用用換相相聯(lián)接接2.1.1當(dāng)前限限制不不平衡衡程度度幾種種措施施相鄰兩兩供電電臂電電壓相相角相相差120°時，電電分相相上承承受的的電壓壓為供供電臂臂電壓壓的倍倍。相鄰兩兩供電電臂電電壓相相角相相差60°°時，電電分相相上承承受的的電壓壓等于于供電電臂電電壓。。YNd11接線2.1.1當(dāng)前限限制不不平衡衡程度度幾種種措施施2.1.2電分相相對電電力機機車安安全平平穩(wěn)通通過的的隱患患①電分相相不論論在電電氣上上還是是在機機械上上都是是薄弱弱環(huán)節(jié)節(jié)，當(dāng)當(dāng)重載載、高高速列列車通通過時時，由由于絕緣器器形成成的硬硬點對對受電電弓構(gòu)構(gòu)成嚴嚴重威威脅，同時時絕緣器器也常常因拉拉弧而而燒損損；②一般般沿電電氣化化鐵路路每50km設(shè)一牽牽引變變電所所，若若列車車以300km/h行駛，，則每每5分鐘就就要過過一次次“電分相相”。每當(dāng)當(dāng)過“電分相相”時，機機車都都要需需要提提前退退級、、斷電電，并并依靠靠慣性性滑過過“電分相”。待過去之之后再重新新給電、進進級行駛。。這給列車司機的的操作帶來了很大大困難，對對于高速行行駛列車，，人工操作作幾乎不可可能；2.1.2電分相對電電力機車安安全平穩(wěn)通通過的隱患患③接觸網(wǎng)“電分相”處一般有100m左右的無電電區(qū)，有的的甚至達到到300m，在無電區(qū)區(qū)，電力機機車只能靠靠慣性通過過。當(dāng)“電分相”處于上坡的的長大坡道道線路時，，機車牽引引滿載的列列車通過“電分相”就十分困難難。目前解決該該問題的一一般方法是是在“電分相”處裝設(shè)自動過分相相裝置，但裝置復(fù)復(fù)雜，且因因電壓高、、轉(zhuǎn)換動作作頻繁，使使其準確性性和可靠度度在應(yīng)用中中受到嚴峻峻挑戰(zhàn)，至至今在使用用中的技術(shù)術(shù)缺陷依然然存在。2.1.3同相供電的的概念解決上述問問題的理想想辦法是采采用新型的的同相供電系系統(tǒng)，即全線用用同一相位位的單相供供電，更理理想的是在在同一線路路或局界內(nèi)內(nèi)貫通，則則能最大限限度地避免免電分相，，從而有利利于重載和和高速牽引引。2.1.3同相供電的的概念同相供電系系統(tǒng)的優(yōu)點點：①各變電所所結(jié)構(gòu)和接接線完全相相同，一次系統(tǒng)不不存在換相相聯(lián)接，牽引側(cè)各各供電臂電電壓相同，，從而可取取消分相絕絕緣器，省去自動過過分相裝置置，避免了列列車斷電過過分相問題題，實現(xiàn)了了同相供電電，消除了高速速列車過電電分相所存存在的安全全隱患，適宜高速速鐵路運行行;同時由于各各變電所結(jié)結(jié)構(gòu)和接線線完全相同同，便于運運行維護。。②由于對稱稱補償裝置置作用，可可以完全消除系系統(tǒng)不平衡衡，濾除諧諧波并補償償無功。使變化劇劇烈、含有有大量諧波波、低功率率因數(shù)的不不對稱單相相牽引負荷荷，對電力系統(tǒng)統(tǒng)而言僅相相當(dāng)于一個個純阻性的的三相對稱稱負荷。2.1.3同相供電的的概念同相供電系系統(tǒng)的優(yōu)點點：③可以最大大限度地提高變壓器器容量的利利用率，常規(guī)的供供電系統(tǒng)除除單相變壓壓器外，無無論是YNdll接變壓器，，還是平衡衡變壓器（（包括Scott變壓器、阻阻抗匹配平平衡變壓器器、三相變變四相變壓壓器等）在在實際中其其容量都不不能得到充充分利用。。以YNdll接變壓器為為例，容量量利用率只只能達到76%。但基于YNd11接變壓器實實現(xiàn)的同相相牽引供電電系統(tǒng)，變變壓器容量量的利用率率可達100%。④供電的靈活活性和可靠靠性提高，可根據(jù)要要求斷開或或閉合分段段斷路器，，實現(xiàn)單邊邊或多邊或或貫通式供供電，使?fàn)繝恳W(wǎng)電壓壓損失和功功率損失降降低。2.2同相供電的的實現(xiàn)采用無源對稱補補償技術(shù)實現(xiàn)基于有源補償技技術(shù)實現(xiàn)2.2.1采用對稱補補償技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的同相相供電系統(tǒng)統(tǒng)同相供電使使用的對稱稱補償就是三相—單相系統(tǒng)中中無功與負負序的綜合合補償。經(jīng)各種接線線變壓器和和對稱補償償來構(gòu)成的的單相供電電系統(tǒng)可統(tǒng)統(tǒng)稱為三相—單相對稱補補償系統(tǒng)。同相供電系系統(tǒng)中的變變電所分為為三種：(1)全補償，它要求實實現(xiàn)對稱補補償，特別別對負序有有極好的抑抑制能力(2)半補償，對補償負負序有適度度要求；(3)不補償，只用牽引引變壓器。。2.2.1采用對稱補補償技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的同相相供電系統(tǒng)統(tǒng)同相供電系系統(tǒng)的牽引引變電所的的接線方式式：線電壓型----能與單相牽牽引變壓器器構(gòu)成同相相供電相電壓型----其他形式，，主要代代表是YNd11接線線電壓型的的同相供電電：一是既有或或相似接線線，主要是是三相—兩相平衡接接線，其中多數(shù)數(shù)接線具有有兩重性，，即能實現(xiàn)現(xiàn)線電壓型型，也能完完成相電壓壓型的同相相供電，如如Scott，Leblanc，（變型））Wood-bridge及YN3d-1和YNλ等。因為，，從等效觀觀點看，其其牽引端口口要么取之之于三相系系統(tǒng)的某一一相電壓，，要么取之之于線電壓壓。二是特殊接接線，不論是全全補償，還還是半補償償，它往往往追求對稱稱補償裝置置的容量為為最小或盡盡可能小。。2.2.1采用對稱補補償技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的同相相供電系統(tǒng)統(tǒng)（1）YNd11接線三相—單相系統(tǒng)的的對稱補償償綜合補償所所要求的次次邊3個端口的容容性電流為為：為負序補償償度為無功補償度度且有：2.2.1采用對稱補補償技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的同相相供電系統(tǒng)統(tǒng)模式Ⅰ全可調(diào)補償償全可調(diào)補償是一種最完善的補償方式，當(dāng)，能實現(xiàn)三相—單相對稱補償，使負序恒為0，使功率因數(shù)為任意好。全可調(diào)補償要求3個端口的并聯(lián)無功補償均可調(diào)。2.2.1采用對稱補補償技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的同相相供電系統(tǒng)統(tǒng)模式Ⅱ半可調(diào)補償償（平均牽牽引負荷IT）情形1兩非負荷端端口設(shè)置可可調(diào)補償為即時負荷倍數(shù)

在負荷端口設(shè)置不可調(diào)并聯(lián)電容，其容性電流由時平均牽引負荷IT確定。

兩非負荷端口設(shè)置可調(diào)并聯(lián)補償，其電流隨牽引負荷即時值調(diào)整。2.2.1采用對稱補補償技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的同相相供電系統(tǒng)統(tǒng)模式Ⅱ半可調(diào)補償償（平均牽牽引負荷IT）情形2單端口調(diào)節(jié)節(jié)綜合考慮調(diào)節(jié)過程中對無功、負序等技術(shù)指標的影響，以選擇滯后相端口可調(diào)并聯(lián)電容為優(yōu)。為即時負荷倍數(shù)2.2.1采用對稱補補償技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的同相相供電系統(tǒng)統(tǒng)模式Ⅲ不可調(diào)補償償（平均牽牽引負荷IT）此時，各端口的并并聯(lián)補償因因不可調(diào)而由時平均均牽引負荷荷確定。2.2.1采用對稱補補償技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的同相相供電系統(tǒng)統(tǒng)YNd11接線牽引變變電所三種種模式的比比較①全可調(diào)補償償（模式Ⅰ）有最完善的技技術(shù)性能，能使無功功（功率因因數(shù)）、負負序、母線線壓損等得得到綜合、、理想的補補償。②半可調(diào)補償償（模式Ⅱ）中的情形形1除負序補償償效果略優(yōu)于情形2外，無功（（功率因數(shù)數(shù)）、母線線壓損等方方面的技術(shù)術(shù)指標都不不及情形2，同時，情情形2比情形1簡單，投資也少，故是半可可調(diào)補償中中的最優(yōu)方方式。③不可調(diào)補償償（模式Ⅲ）的各項動動態(tài)技術(shù)指指標無法與與可調(diào)補償償相比，但但其結(jié)構(gòu)最簡，，投資最省省。2.2.1采用對稱補補償技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的同相相供電系統(tǒng)統(tǒng)YNd11接線牽引變變電所三種種模式的選選擇從技術(shù)方面面講，當(dāng)牽引引變電所的的一次系統(tǒng)統(tǒng)較弱時，，往往負序序和壓損較較為突出，，這種各模模式的選取取順序往往往是模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；從經(jīng)濟方面面講，投資和收收益要權(quán)衡衡，投資是是按模式Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ依次遞增的的，而使?fàn)繝恳儔浩髌鞴?jié)容、穩(wěn)穩(wěn)定或提高高網(wǎng)壓從而而增加供電電運輸?shù)哪苣芰σ惨来未芜f增，從從中再選出出經(jīng)濟效益益最優(yōu)的模模式。總的看，全可調(diào)補償償（模式Ⅰ）更適用于電電力系統(tǒng)較弱弱或牽引系統(tǒng)統(tǒng)需要較大擴擴能的場合，，不可調(diào)補償償（模式Ⅲ）更適用于電電力系統(tǒng)較強強或牽引系統(tǒng)統(tǒng)擴能要求不不高的場合，，半可調(diào)補償償（模式Ⅱ，主要是其中中情形2）則介于這二二者之間。2.2.1采用對稱補償償技術(shù)構(gòu)成的的同相供電系系統(tǒng)（2）特殊接線實實現(xiàn)三相—單相對稱補償償系統(tǒng)采用特殊接線線方式完成三三相—單相對稱補償償，有兩個目目的：一是尋求無功功、負序完備備補償?shù)淖詈喓喎绞胶妥钚⌒∪萘慷悄芘c單相相接線牽引變變壓器相配合合，實現(xiàn)同相相供電，以期期盡可能利用用電力系統(tǒng)承承受負序的能能力，簡化整整個供電系統(tǒng)統(tǒng)。實現(xiàn)三相—單相對稱補償償?shù)奶厥饨泳€線方式主要有有不等邊Scott接線、不等邊邊YNvd接線、不等邊邊V/v接線和YN2d接線等。2.2.1采用對稱補償償技術(shù)構(gòu)成的的同相供電系系統(tǒng)①不等邊Scott接線并聯(lián)電容端口口k與并聯(lián)電抗端端口L相互垂直，端端口1放置牽引負荷荷。則實現(xiàn)三三相—單相對稱變換換的并聯(lián)補償償電容器和并并聯(lián)補償電抗抗器容量隨牽牽引負荷的變變化情況為：：2.2.1采用對稱補償償技術(shù)構(gòu)成的的同相供電系系統(tǒng)②不等邊YNvd接線用不等邊YNvd接線實現(xiàn)三相相—單相對稱變換換的接線原理理與端口電壓壓關(guān)系如圖。。端口1仍置牽引負荷荷，端口k和端口l分別為并聯(lián)電電容和并聯(lián)電電抗。不等邊YNvd接線與不等邊邊Scott接線的端口電電壓關(guān)系完全全一致，即補補償隨牽引負負荷的變化情情況仍為：2.2.1采用對稱補償償技術(shù)構(gòu)成的的同相供電系系統(tǒng)③不等邊V/v接線僅當(dāng)

（滯后），即當(dāng)牽引負荷功率因數(shù)

時，

不等邊V/v接線能使無功和負序得到綜合完備補償，其他情況下，對負序的補償是不完備的，但仍能取得較好的效果。

2.2.1采用對稱補償償技術(shù)構(gòu)成的的同相供電系系統(tǒng)④YN2d接線2.2.1采用對稱補償償技術(shù)構(gòu)成的的同相供電系系統(tǒng)④YN2d接線僅當(dāng)

（滯后），即當(dāng)牽引負荷功率因數(shù)

時，

能使無功和負序得到綜合完備補償，其他情況下，對負序的補償是不完備的，但仍能取得較好的效果。

2.2.1采用對稱補償償技術(shù)構(gòu)成的的同相供電系系統(tǒng)（3）不同接線形形式特點比較較基于YNd11接線三相變壓器實實現(xiàn)的對稱補補償具有如下下特點：①對稱補償償裝置計算容容量不能達到到理論最小，，即補償裝置置容量利用率率較低；②需要在3個端口設(shè)置補補償裝置，1個為感性，2個為容性，稍稍顯復(fù)雜；③原邊采用用Ｙ接，可靈靈活地實現(xiàn)中中性點大電流流接地；④不能輸出出與相鄰的單單相變壓器變變電所同相位位的電壓（因因YNd11接線為相電壓壓，而單相接接線為線電壓壓）；⑤對稱補償償后牽引變壓壓器原、次邊邊繞組的容量量利用率均可可達到100%；⑥次邊有Δ接繞組，可提提供3次諧波勵磁電電流通路。2.2.1采用對稱補償償技術(shù)構(gòu)成的的同相供電系系統(tǒng)基于Scott接線變壓器實現(xiàn)的的對稱補償具具有如下特點點：①對稱補償償裝置計算容容量不能達到到理論最小，，即補償裝置置容量利用率率較低；②需要在3個端口設(shè)置補補償裝置，1個為感性，2個為容性，稍稍顯復(fù)雜；③原邊一般般不宜用于中中性點大電流流接地；④可輸出與與相鄰的單相相變壓器變電電所同相位的的電壓，實現(xiàn)現(xiàn)同相供電；；⑤對稱補償償后牽引變壓壓器原、次邊邊繞組的容量量利用率均可可達到100%，考慮補償無無功時甚至超超過100%；⑥3次諧波波勵磁磁電流流要流流入系系統(tǒng)。。2.2.1采用對對稱補補償技技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的的同相相供電電系統(tǒng)統(tǒng)基于不等邊邊Scott接線變壓器器實現(xiàn)現(xiàn)的對對稱補補償具具有如如下特特點：：①對對稱補補償裝裝置計計算容容量可可達到到理論論最小小，即即補償償裝置置容量量利用用率較較高；；②只只要在在2個端口口設(shè)置置補償償裝置置，1個為感感性，，1個為容容性，，結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單單；③原原邊一一般不不宜用用于中中性點點大電電流接接地；；④可可輸出出與相相鄰的的單相相變壓壓器變變電所所同相相位的的電壓壓，實實現(xiàn)同同相供供電；；⑤對對稱補補償后后牽引引變壓壓器原原、次次邊繞繞組的的容量量利用用率較較低；；⑥3次諧波波勵磁磁電流流要流流入系系統(tǒng)。。2.2.1采用對對稱補補償技技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的的同相相供電電系統(tǒng)統(tǒng)基于不等邊邊YNvd接線變壓器器實現(xiàn)現(xiàn)的對對稱補補償具具有如如下特特點：：①對對稱補補償裝裝置計計算容容量可可達到到理論論最小小，即即補償償裝置置容量量利用用率較較高；；②只只要在在2個端口口設(shè)置置補償償裝置置，1個為感感性，，1個為容容性，，結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單單；③原原邊采采用ＹＹ接，，可靈靈活地地實現(xiàn)現(xiàn)中性性點大大電流流接地地；④可可輸出出與相相鄰的的單相相變壓壓器變變電所所同相相位的的電壓壓，實實現(xiàn)同同相供供電；；⑤對對稱補補償后后牽引引變壓壓器原原邊繞繞組的的容量量利用用率可可達到到100%，考慮慮補償償無功功時甚甚至超超過100%，但次次邊繞繞組容容量利利用率率較低低；⑥次次邊有有Δ接繞組組，可可提供供3次諧波波勵磁磁電流流通路路；⑦次次邊繞繞組接接成vd形，相相對比比較復(fù)復(fù)雜。。2.2.1采用對對稱補補償技技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的的同相相供電電系統(tǒng)統(tǒng)基于不等邊邊V/v接線變變壓器器實現(xiàn)的的對稱稱補償償具有有如下下特點點：①對對稱補補償裝裝置計計算容容量在在一定定條件件下可可達到到理論論最小小，即即補償償裝置置容量量利用用率較較高；；②只只需在在2個端口口設(shè)置置補償償裝置置，1個為感感性，，1個為容容性，，結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單單；③原原邊不不能用用于中中性點點大電電流接接地；；④可可輸出出與相相鄰的的單相相變壓壓器變變電所所同相相位的的電壓壓，實實現(xiàn)同同相供供電；；⑤對對稱補補償后后牽引引變壓壓器原原、次次邊繞繞組的的容量量利用用率均均可達達到100%，考慮慮補償償無功功時甚甚至超超過100%；⑥3次諧波波勵磁磁電流流要流流入系系統(tǒng)。。2.2.1采用對對稱補補償技技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的的同相相供電電系統(tǒng)統(tǒng)基于YN2d接線變壓器器實現(xiàn)現(xiàn)的對對稱補補償具具有如如下特特點：：①對對稱補補償裝裝置計計算容容量在在一定定條件件下可可達到到理論論最小小，即即補償償裝置置容量量利用用率較較高；；②只只要在在2個端口口設(shè)置置補償償裝置置，1個為感感性，，1個為容容性，，結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單單；③原原邊采采用ＹＹ接，，可靈靈活地地實現(xiàn)現(xiàn)中性性點大大電流流接地地；④不不能輸輸出與與相鄰鄰的單單相變變壓器器變電電所同同相位位的電電壓；；⑤對對稱補補償后后牽引引變壓壓器原原邊繞繞組的的容量量利用用率可可達到到100%，考慮慮補償償無功功時甚甚至超超過100%，次邊邊繞組組容量量利用用率較較低；；⑥次次邊有有Δ接繞組組，可可提供供3次諧波波勵磁磁電流流通路路；⑦次次邊繞繞組接接成2d形，相相對比比較復(fù)復(fù)雜。。2.2.1采用對對稱補補償技技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的的同相相供電電系統(tǒng)統(tǒng)不同接接線形形式特特點比比較主要經(jīng)濟技術(shù)指標接線方式補償裝置容量利用率補償接線復(fù)雜性原邊能否中性點大電流接地能否輸出與單相變壓器同相位的電壓變壓器容量利用率能否完備補償不受負荷功率因數(shù)限制其他YNd11接線低復(fù)雜能否高能適于既有線改造Scott接線低復(fù)雜否能較低能制造較難不等邊Scott高簡單否能高能制造較難不等邊YNvd高簡單能能高（次邊較低）能繞組接線較復(fù)雜不等邊V/v高簡單否能高否YN2d接線高簡單能否高（次邊較低）否繞組接線較復(fù)雜7.2.2基于有有源技技術(shù)的的同相相供電電系統(tǒng)統(tǒng)電壓波波動補補償裝裝置（（RPC:RailwayStaticPowerConditioner）有功功功率流流通和和無功功功率率補償償，以以此實實現(xiàn)三三相不不平衡衡補償償和電電壓變變動補補償濾波功功能日本東東北新新干線線盛岡岡到八八戶：：新沼沼宮內(nèi)內(nèi)和新新八戶戶53.3km28.2km新柏木平SP八戸駅新沼宮內(nèi)SS(50MVA)新八戸SS(50MVA)新二戸SP至盛岡RPCT座M座RPCT座M座RPC:M?T座5MVA××2沼宮宮內(nèi)內(nèi):GCT，2多重重変変圧圧器器八戸戸:IGBT，四四多多重重変変圧圧器器RPC的基基本本原原理理RPC功能能設(shè)置置RPC的目目的的是是實實現(xiàn)現(xiàn)三三相相電電壓壓波波動動的的最最小小化化，，最最基基本本的的控控制制目目標標為為M座側(cè)側(cè)和和T座側(cè)側(cè)的的單單相相負負荷荷功功率率相相等等，，而而且且兩兩相相的的功功率率因因數(shù)數(shù)為為1.0。M座和T座的無功功功率補補償量分分別和M座負荷的的無功功功率和T座負荷的的無功功功率的值值相等。。RPC的補償作作用的結(jié)結(jié)果是三三相系統(tǒng)統(tǒng)中的功功率達到到平衡，，相電壓壓和相電電流變成成同相位位。此時時，三相相電壓波波動基本本上變成成只受到到系統(tǒng)阻阻抗的電電阻部分分的影響響，得以以控制在在最小范范圍之內(nèi)內(nèi)。諧波補償償PMW控制的電電壓型換換流器能能從直流流側(cè)電容容器電壓壓對交流流側(cè)產(chǎn)生生任意時時刻的電電壓脈沖沖電流。。設(shè)置在變變電所的的RPC作為有源源濾波器器，對供供電臂牽牽引負荷荷產(chǎn)生的的諧波電電流進行行監(jiān)控，，發(fā)揮補補償作用用。供電臂末末端電壓壓的補償償越區(qū)供電電時，設(shè)設(shè)置了RPC的變電所所成為供供電臂末末端。RPC能測出供供電臂末末端的電電壓，計計算出電電壓降補補償需要要的無功功功率，，對供電電回路輸輸出無功功功率，，從而對對供電臂臂末端的的電壓進進行補償償。變電所單單線接線線圖新八戶變變電所RPC回路構(gòu)成成（單相相4并）新沼宮內(nèi)內(nèi)變電所所RPC回路構(gòu)成成（單相相2并）日本東北北新干線線使用的的RPC項目

規(guī)格控制目標單座最大輸出功率交流電壓·電流直流電壓適用元件換流器構(gòu)成冷卻方式控制功能系統(tǒng)電壓的電壓波動率：3%以下三相電流不平衡度：3%以下5MVA*260kV·83A新沼宮內(nèi)：3kV+3kV新八戶：1.7kV新沼宮內(nèi)：6kV/6kVGCT新八戶：IGBT新沼宮內(nèi)：單相2并新八戶：單相4并純水－不凍液循環(huán)風(fēng)冷方式RPC控制模式（正常供電構(gòu)成）SVC-Q模式（同相供電構(gòu)成）SVC-V模式（越區(qū)供電構(gòu)成）有源濾波器功能控制模式式和運行行形式P，Q控制：：測出各各座負荷荷的有功功功率差差和無功功功率，，利用RPC使Scott接線變壓壓器二次次側(cè)的有有功功率率相等。。同時利利用無功功功率補補償控制制進行無無功功率率補償，，使Scott接線變壓壓器二次次側(cè)的無無功功率率為零。。Q控制：該該控制只只進行P、Q控制中的的無功功功率補償償。H控制：檢檢測出列列車負荷荷產(chǎn)生的的3次、5次諧波，，通過RPC供給相反反相位的的諧波電電流成分分，減少少Scott接線變壓壓器二次次繞組的的諧波電電流。V控制：越越區(qū)供電電時，線線路阻抗抗增加，，供電電電壓降低低。供電電電壓下下降到低低于設(shè)定定電壓時時，RPC主動供給給無功功功率，補補償電壓壓。各控制功功能的容容量分配配控制模式補償內(nèi)容

標準值RPC有功功率流通（P）無功功率補償（Q）諧波補償（H）80%60%20%SVC-Q有功功率補償（Q）諧波補償（H）100%20%SVC-V末端電壓補償（V）90%(27kV)7.3同相供電電技術(shù)方方案（過過渡方案案）基于平衡衡變壓器器的同相相供電技技術(shù)方案案過分相電能質(zhì)量量過分相電能質(zhì)量量中國方案案日本方案案iCiL同相供電裝置VV變壓器SVG1SVG2iCSVG1SVG2RPCScottScottRPC地面自動過分相YNvd接線平衡衡變壓器器原理同相供電電系統(tǒng)的的技術(shù)優(yōu)優(yōu)越性過渡方案案的主要要特點：：1、采用同同相供電電裝置的的變換功功能，將將原有牽牽引變電電所的兩兩相合并并為一相相，解決了變變電所出出口的分分相問題題，至少將將全線的的分相的的個數(shù)減減小一半半，可大大大提高高運行的的速度。。2、全線可可以實現(xiàn)現(xiàn)同相，，分區(qū)所兩兩邊的相相位也可可實現(xiàn)同同相，過分相相過程可可大大減減化。在在一定技技術(shù)條件件下甚至至可以實實現(xiàn)完全全的貫通通供電。。同相供電電系統(tǒng)的的技術(shù)優(yōu)優(yōu)越性3、采用平平衡變壓壓器，采采用同相相供電裝裝置實現(xiàn)現(xiàn)有功傳傳遞，使使得兩供供電臂的的輸出功功率完全全相等，，功率因因數(shù)相同同，在電電力系統(tǒng)統(tǒng)看來，，牽引負荷荷完全對對稱，使得日日益突出出的負序序問題得得到徹底底解決；；4、同相供電電裝置可可兼做無無功諧波波補償，不需要要加其他他設(shè)備就就可以實實現(xiàn)無功功、諧波波、負序序的完美美治理；；5、同相供供電裝置置具有提提高系統(tǒng)統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定、電電壓穩(wěn)定定的作用用，實現(xiàn)牽引引網(wǎng)電壓壓的穩(wěn)定定，增加供供電臂的的供電距距離，從從而減少少變電所所數(shù)量。。同相供電電系統(tǒng)的的經(jīng)濟優(yōu)優(yōu)越性節(jié)省了了在電電分相相上的的投資資和運運營維維護費費。朔黃線線自動動過分分相裝裝置投投資約約為400萬元。。采用車車上自自動過過分相相，則則需在在線路路旁邊邊設(shè)置置磁鐵