[發明專利]一種同相供電綜合補償裝置的構造及其補償方法

有效

• 申請號: 202010540806.5
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111600316B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 張一鳴;解紹鋒;李群湛;易東;張麗艷;張麗;郭鍇
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/26;B60M3/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發明公開了一種同相供電綜合補償裝置的構造及其補償方法，涉及電氣化鐵路供電技術領域。牽引?補償變壓器原邊與三相高壓母線HB相連，牽引?補償變壓器次邊，第一大功率開關器件SVG1的輸入、輸出端分別與第一補償端口的a1端子和c端子相連，第二大功率開關器件SVG2的輸入、輸出端分別與第二補償端口的c端子和b′端子相連，第三大功率開關器件SVG3的輸入、輸出端分別與第三補償端口的a1端子和b1端子相連，牽引網與牽引端口ab相連；所述綜合補償測控系統包括電壓互感器、電流互感器以及控制器，其中控制器的信號輸入端分別與電壓互感器和電流互感器的信號輸出端相連，控制器的信號輸出端與綜合補償設備的控制端相連。

技術領域

本發明涉及交流電氣化鐵路牽引供電技術領域，特別涉及一種電氣化鐵路的同相供電牽引變電所無功、負序綜合補償技術。

背景技術

我國電氣化鐵路普遍采用單相工頻交流制，牽引負荷本質上作為一種單相電力負荷，具有單相不對稱性，在三相電力系統中產生了以負序為主的電能質量問題。因此電氣化鐵路往往采用牽引變壓器換相聯接、分區供電的方案，在分相、分區供電處設置電分相。理論和實踐表明，電分相是牽引供電系統中最薄弱的環節，因此電分相成為了制約電氣化鐵路牽引供電系統以及高速鐵路發展的瓶頸。此外采用大功率全控型器件IGBT、IGCT等開發出的交直交型電力機車已廣泛應用于高速和重載鐵路，其諧波含量低、功率因數近似于1，牽引功率相比交直型電力機車有了很大提升，因此大功率單相牽引負荷對三相電力系統產生的三相不平衡問題將更加突出。

為了徹底取消電分相，同時解決電氣化鐵路所產生的以負序為主的電能質量問題，貫通同相供電系統的概念應運而生。通過在牽引變電所內采用單相牽引變壓器以及在分區所處實施雙邊供電，取消牽引變電所出口處以及兩相鄰供電分區之間的電分相，并結合同相補償裝置，對牽引負荷所產生的負序等電能質量問題進行綜合治理，最終實現全線貫通同相供電。

發明內容

本發明的目的是提供一種同相供電綜合補償裝置的構造，它能有效地解決牽引供電與補償設備共用一臺變壓器的技術問題。

本發明的另一個目的是提供一種同相供電綜合補償裝置的綜合補償方法，它能有效地解決降低補償設備的容量，同時實現對電氣化鐵路牽引負荷所產生的無功和負序進行實時的綜合補償的技術問題。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種同相供電綜合補償裝置的構造，包括電氣化鐵路同相供電牽引變電所CSS內的牽引-補償變壓器TCT，牽引-補償變壓器TCT的原邊共有兩組繞組，記為第一原邊繞組AB和第二原邊繞組BC，且分別引出A、B、C三端子與三相高壓母線HB相連，牽引-補償變壓器TCT的次邊共有三組繞組，記為第一次邊繞組ab、第二次邊繞組a1b1和第三次邊繞組b′c；第一次邊繞組ab為牽引端口，第二次邊繞組a1b1中的b1端子與第三次邊繞組b′c中的b′端子相連接；所述第二次邊繞組a1b1和第三次邊繞組b′c分別構成第一補償端口的a1端子和c端子，第二補償端口的c端子和b′端子以及第三補償端口的a1端子和b1端子；綜合補償設備CCE中的第一大功率開關器件SVG1的輸入端、輸出端分別與第一補償端口的a1端子和c端子相連，第二大功率開關器件SVG2的輸入端、輸出端分別與第二補償端口的c端子和b′端子相連，第三大功率開關器件SVG3的輸入端、輸出端分別與第三補償端口的a1端子和b1端子相連；電壓互感器VT、電流互感器CT和控制器CD構成綜合補償測控系統MCS，其中，電壓互感器VT的原邊并接于第一次邊繞組ab之間，電流互感器CT的原邊串接于第一次邊繞組ab的a端子與牽引母線OCS之間，控制器CD的信號輸入端分別與電壓互感器VT、電流互感器CT的測量信號輸出端相連，控制器CD的信號輸出端與綜合補償設備CCE的控制端相連。

所述牽引-補償變壓器TCT的第一原邊繞組AB的匝數n與第二原邊繞組BC的匝數m之間的關系為：n＝m；所述第二次邊繞組a1b1的匝數n′與第三次邊繞組b′c的匝數m′之間的關系為：n′＝m′；其中n、m、n′以及m′的取值均為大于1的正整數。