发表时间：2017-11-10T18:20:15.833Z 来源：《基层建设》2017年第24期 作者： 杨浩浩
[导读] 摘要:地铁运营的关键就是供电系统，通过提高地铁变电所的功率因数来提高地铁供电系统的电能质量和系统的电压质量。提高地铁供电系统的提质、谐波污染需要用到SVG无功补偿装置，其对此有很大的作用，本文介绍了SVG装置的原理和特点以及其必要性，并对SVG装置在地铁供电系统内的应用进行了分析。希望能在地铁领域广泛应用。 西安市地下铁道有限责任公司运营分公司 陕西西安 710000
摘要:地铁运营的关键就是供电系统，通过提高地铁变电所的功率因数来提高地铁供电系统的电能质量和系统的电压质量。提高地铁供电系统的提质、谐波污染需要用到SVG无功补偿装置，其对此有很大的作用，本文介绍了SVG装置的原理和特点以及其必要性，并对SVG装置在地铁供电系统内的应用进行了分析。希望能在地铁领域广泛应用。 关键词:地铁；SVG装置；无功补偿；应用
1.前言
SVG的全称是Static Var Generator,即静止无功发电器，人们一般根据它的作用和方式称它为无功补偿装置。SVG装置使用的是自换相桥式电路和PAWM控制技术，对负荷的动态波动进行随时地跟踪，以此对本身的输出进行调节，有三种功能即无功补偿、抑制电压波动、滤波等[1]。通常情况下，集中供电为地铁供电系统的供电方式，主要变电所的电压等级为110kv，在地铁运行初期，由于客流量小，所以功率因数比较低，这种情况有可能被供电局考核罚款，所以在地铁中使用无功补偿装置可以提高供电系统电能的利用率，这样意义重大。 2.SVG装置组成、原理、特点及必要性 2.1SVG装置组成、原理
SVG装置主要包括变压器、功率单元、电抗器、控制保护系统等组件和有关附件。
将自换相桥式电路通过电抗器或者变压器并联在电网上是SVG装置的基本原理，恰当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接掌握其交流侧电流，这样就可以让该电路发出亦或是吸收满足需求的无功电流，最终目的是实现动态无功补偿。 从技术方面来说，SVG和传统的无功装置相比较有以下特点。
第一SVG的运行范围比较广。双向联系调节和可动态无功输出，可以适应负荷的变化，就是可以发出感性无功，同时也可以发出容性无功，最终实现功率因数全程接近。
第二SVG反应的时间特别快。频繁波动负荷是地铁的无功负荷，一般反应的时间是5ms,反应快可以得到更好的补偿质量。
第三SVG不产生谐波，技术上采用的是多平PWM。它自身的谐波含量比较低，一般不需要配备专门的滤波设备，它还可以作为滤波设备对系统进行滤波
第四SVG占用的面积特别小。因为现在城市的用地越来越紧张以至于主变电所的成本增高了，而SVG占用的面积小，这无形中减少了成本。
第五SVG不产生系统串、并联谐振。SVG一般不会使用大量电抗器或者电容器，不会造成系统谐振或者谐波电压的放大，所以系统和设备运行更加的安全。
第六SVG的功能比较多，它不仅可以进行无功补偿，还拥有抑制电压、滤波以及闪变等多种功能。 虽然SVG装置在技术上很先进，但是其也有许多方面有待提高
第一是价格，SVG属于一种新的应用装置用在地铁内，当前销售的价格太高。 第二是寿命，SVG的寿命一般为20年左右，而地铁装备的寿命一般都要求30年。 第三是运营和维护，SVG的配件和主器件一般都是进口的，以后很不方便维护。
虽然SVG装置存在以上问题，但其功能的先进性和全面性仍代表了无功补偿领域的潮流，是电力系统或地铁供电系统的发展趋势。技术发展需要一个过程，以上问题在日益激烈的竞争环境中会得到一定程度上改善和解决。
虽然SVG装置有价格、寿命、运营维护方面的问题，但是SVG的功能具有全面性和先进性是无功补偿的一个潮流，是以后电力系统亦或地铁供电系统未来发展的一个方向[2]。 2.2 SVG 装置的必要性
电机、整流设备在电力系统中负荷量大，在运行过程中需要许多的无功，而且输配电的网络中线路和变压器会产生许多无用的功，因此会造成系统功率因数下降。相对于系统而言，功率因数越低对供电线路的损耗越大，电压也随之降低，电压降低后电压质量下降。与此同时无功也造成了供电和输电设备的利用率下降，对电力使用者来说，较低的功率因数会造成电费的增加，这样就增大了成本。所以安装SVG无功补偿装置后可以提高功率因数，减少损耗，节约成本。 3地铁变电所中SVG 的应用 3.1谐波治理
地铁供电系统谐波的两个主要来源是含有变频设备的动照负荷和需要整流设备的牵引负荷。谐波产生的多少和次数受机组脉波的影响，但对系统影响比较小。与此同时为了增强减少谐波污染的效果，可以使用24脉波的整流机组，这样谐波就会产生的较少；动力照明负荷通常包括排水、通风、照明、消防以及自动扶梯等设备，也包含大量的变频负荷。当前我国地铁的建设中一般使用有源的滤波装置来减少动力照明负荷产生的谐波，因此可以同时使用SVG 装置和有源滤波装置。 3.2无功补偿
决定地铁供电系统的功率因数是动力照明负荷和牵引负荷，对于牵引负荷一般是使用的24脉波整流，总功率因数达到0.95，理论基波的功率因数达到0.98。在地铁最开始运营的时候，牵引和动力负荷都还很小，晚上的负荷也不高，供电系统的功率因数也比较低。因为电缆的充电无功影响，这个时候主变电所功率数呈容性，需要进行无功补偿。SVG的无功补偿可以根据负荷的变动，自动的对功率因数进行改变，吸收或者发出无功，从而适应地铁供电系统的负荷大小。与此同时，地铁的无功补偿只是110kv和35kv的补偿，补偿到功率因数成感性，以此防止供电系统谐振[3]。
地铁供电系统在开通这一阶段会存在大量电缆、线路负荷小事实，所以地铁线路在调试和运行的初期会出现功率因数低的问题，这一问题不可避免，为了保证提供的电能质量，就需要无功补偿装置对功率因数的控制，这就需要到了SVG装置，其实目前无功补偿装置是最能跟随负荷波动调控系统功率因数的，而且也适合地铁的电量负荷大且波动大的特点，在技术方面最为合适。 3.3确定SVG 的安装容量
就地铁系统而言，安装在主变电所的SVG 对母线进行集中补偿，SVG 的安装容量应通过科学合理的计算而确定。在无功补偿容量确定的过程中，应对变压器、电缆、动力照明负荷、牵引负荷等设备进行无功及有功计算。由于供电系统在白天上下班高峰时是相对满载的状态，而在夜间时是低载或者相当于空载，因此，在计算时，应分别计算出满载状态、低载状态时的无功及有功、重点考虑110kv及35kv电缆的充电容性无功，同时根据将功率因数补偿到0.9的要求，对SVG 的安装容量进行合理的计算、确定、校核[4]。 3.4电压波动和闪变
电压波动会有电压闪变这样一种特别的反应。电压波动与闪变的严重程度有直接的关系，电压波动越大无功量也越大，反之亦是，通过改变无功量来改善电压波动的程度。但是在地铁的供电系统中，地铁的起停都会影响交流供电系统，但是由于交流设备和电容元件、电缆的容性特点具有储能作用，因此它会在某些程度中控制电压波动和闪变，通过已经实施的线路得知，地铁供电系统电能质量的主要问题正是电压波动和闪变。所以使用SVG装备在控制电压的波动和闪变是很重要的[5]。 4结语
在地铁中安装SVG装置可以对供电系统起到无功补偿的效果。SVG通过自身具有的特性和优点，可以实施随即的无功补偿，调整功率因数，可以在时间、寿命、补偿方式三方面为地铁的供电系统提供可靠的保障，值得在未来地铁领域的应用发展。 参考文献
[1]徐平,余龙.SVG在地铁工程中的应用[J].电气化铁道.2013(3):37-40.
[2]王继锋.动态无功补偿装置SVG在地铁供电系统的应用探讨[J].科技创新导报.2013(12):106-107. [3]芮晨.铁路电力供电系统无功补偿研究[J].铁道标准设计.2014,58(7):149-152. [4] 赵晶.浅谈牵引变电所的无功补偿[J].机电信息.2016(9):15-15.
[5]曾之煜.无功补偿技术在地铁供电系统的应用[J].都市快轨交通.2014,27(5):101-103.
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