【正文】 道電網(wǎng)諧波是否超過國家標(biāo)準允許值，根據(jù)以下兩項來判斷：(1)牽引變電站注入電力諧波電流的95%概率值的最大一相值是否超過國標(biāo)限值。加以正弦電壓后，產(chǎn)生的電流是正弦的。電流總有效值為：總諧波電流有效值為：為了反映電流的畸變程度，定義總諧波畸變率： （37）則根據(jù)正弦電路中有功、視在、功率因數(shù)的定義，有： （38） （39） （40）其中，稱為基波因數(shù)，稱為位移因數(shù)。大量的無功功率流入電網(wǎng)，會帶來諸多不利影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：。由于無功功率會帶來設(shè)備投資和運行費用的增加、能耗以及電網(wǎng)供電質(zhì)量方面的后果，無功功率補償技術(shù)引起了人們的重視，這就是最初的功率因數(shù)補償技術(shù)。 無功功率補償原理 無功補償應(yīng)用現(xiàn)狀分析對電氣化鐵路而言，牽引變電所110KV電源側(cè)功率因數(shù)，由于受到牽引供電網(wǎng)阻抗和牽引變壓器阻抗的影響，~。另外，傳統(tǒng)的無功功率的定義和概念，只限于處理系統(tǒng)運行參數(shù)是正弦周期的情況，對功率急劇變化所出現(xiàn)的瞬變已不能適應(yīng)。由于負荷的隨機投切，諧波幅值隨基波劇烈運動，即時值變化較大；由于兩相負荷相關(guān)性很小，通常認為牽引變電所兩相供電臂的牽引負荷是相互獨立的，從而獨立的在電力系統(tǒng)中造成負序電流；功率因數(shù)偏底，無功分大。每一相都可以設(shè)計成分組投切，以提高靜態(tài)補償精度。關(guān)鍵問題是要解決補償裝置晶閘管閥的耐壓，即多個晶閘管串聯(lián)的均壓及晶閘管觸發(fā)控制的同步性。該接線方式存在的問題是，晶閘管承受的最大反向電壓為電源電壓峰值的2倍。目前，國內(nèi)并聯(lián)電容器配置的電抗器其電抗率主要有以下4鐘類型〈%，%， 6%和12%～13%。晶閘管重投時需考慮電容器的殘壓，原因是電容器兩端電壓不能突變，電源電壓和電容器殘壓的差值較大時觸發(fā)晶閘管會產(chǎn)生很大的沖擊電流，這一沖擊會直接損壞晶閘管。主回路中可設(shè)置預(yù)充電回路，可解決這個問題。4．Y接線，沒有B相晶閘管閥，只控制A，C兩相的接線方式（圖(d)）。(2)TSC每相分3組，容量分別為：20，電感分別為：、 分別投入一組、兩組、三組，進行計算和仿真(一) 同種負載條件下，設(shè)，動態(tài)變化下某一時刻的負載為, 投入一組TSC的簡圖 投入兩組TSC的簡圖 投入三組TSC的簡圖(1).投入一組TSC，不考慮兩個反向并聯(lián)的晶閘管，：(a)基于MATLAB的仿真 Zl=*j。I2=U/Z。),disp(angle([U, I1, I2, I, Ul, Uc])*180/pi) ha=pass([U, I1, I2, I, Ul, Uc])。Zlc2=Zl2+Zc2。Ul1=I11*Zl1。),disp(abs([U,I1,I11,I12,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2])) disp(39。Zc2=*j。Z1=(Zlc1*Zlc2)/(Zlc1+Zlc2)。 I2=U/Z。U I1 I11 I12 I13 I2 I Ul1 Uc1 Ul2 Uc2 Ul3 Uc339。,2)(b)仿真結(jié)果U I1 I11 I12 I13 I2 I Ul1 Uc1 Ul2 Uc2 Ul3 Uc3幅值 +004 * Columns 1 through 6 Columns 7 through 12 Column 13 相角 Columns 1 through 6 0 Columns 7 through 12 0 0 Column 13 0(c)仿真圖形：設(shè)和的相位差為，和的相位差為的相位差為，所以和的相位差為，所以經(jīng)過比較，某一時刻同種負載的條件下，投入2組TSC功率因數(shù)較高。I1=U/Zlc。相角39。 U=27500*exp(0j*pi/180)。I11=U/Zlc1。) disp(39。,2)(c)仿真結(jié)果：U I1 I11 I12 I2 I Ul1 Uc1 Ul2 Uc2幅值 +004 * Columns 1 through 6 Columns 7 through 10 相角 Columns 1 through 6 0 Columns 7 through 10 0 0(d)仿真圖形：設(shè)和的相位差為，和的相位差為的相位差為，所以和的相位差為，所以(3) 投入二組TSC，動態(tài)變化下某一時刻的負載,不考慮兩個反向并聯(lián)的晶閘管，：(a) 計算如下：(b) 基于MATLAB仿真： Zl1=*j。 lc1=Zl1+Zc1。I11=U/Zlc1。 Ul3=I13*Zl3。),disp(angle([U,I1,I11,I12,I13,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2,Ul3,Uc3])*180/pi) ha=pass([U,I1,I11,I12,I13,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2,Ul3,Uc3])。本論文是在范老師的悉心指導(dǎo)下完成的。對于本文的各種缺點，懇請各位老師批評指正。致 謝五年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活就要結(jié)束了。),disp(abs([U,I1,I11,I12,I13,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2,Ul3,Uc3])) disp(39。Ul2=I12*Zl2。 I=U/Zi。Z=60+40*j。 set(ha,39。 disp(39。I1=U/Zlc。Zc2=*j。幅值39。Zi=Zlc*Z/(Zlc+Z)。 set(ha,39。 Uc3=I13*Zc3。I12=U/Zlc2。Zlc2=Zl2+Zc2。Zc1=*j。) disp(39。I11=U/Zlc1。U=27500*exp(0j*pi/180)。),disp(abs([U, I1, I2, I, Ul, Uc ])) disp(39。 I=U/Zi。在正弦電壓和正弦電流條件下，功率因數(shù)可表示為： (51)式中為基波電流有效值，為總電流有效值，為基波功率因數(shù)。3．采用接線方式（(c)）。這樣，晶閘管投入時，只要脈沖序列從系統(tǒng)電壓峰值開始觸發(fā)就可以保證平穩(wěn)過渡。二、TSC常見的主接線方式有以下幾種（以晶閘管反并聯(lián)方式的晶閘管閥為例進行介紹）：1．三相控制的△接線方式（(a)）。當(dāng)串聯(lián)電抗器是以抑制諧波放大為目的時，其參數(shù)應(yīng)根據(jù)實際存在的諧波抑制諧波情況進行選擇。采用晶閘管與二極管反并聯(lián)方式，投資小。使用單一晶閘管閥即可滿足耐壓要求，可直接接入低壓系統(tǒng)進行補償。根據(jù)電網(wǎng)的無功需求投切這些電容器，TSC實際上就是斷續(xù)可調(diào)的提供容性無功補償?shù)膭討B(tài)無功補償器。在牽引供電系統(tǒng)中，采用的大容量單相整流供電設(shè)施的電氣化機車，除了產(chǎn)生大量的諧波電流之外，還因單相獨立性對三相供電系統(tǒng)產(chǎn)生不平衡的負荷及負序電壓和電流。其顯著特點是在于快速，平滑地調(diào)節(jié)容性和感性無功功率，實現(xiàn)補償，但這種靜止無功補償電路都離不開大容量儲能元件，且補償容量分別要按最大補償容量來選取，由于這些大容量儲能元件固有的時滯影響，使它們不能做到瞬時無功控制。可見無功補償技術(shù)就是功率因數(shù)補償技術(shù)。對于沖擊性無功負載還會引起電網(wǎng)電壓劇烈波動，供電質(zhì)量嚴重下降。 一、無功功率的影響早期的功率因數(shù)問題是無功功率問題，由于接于電網(wǎng)中的用戶大多是感性負載，如異步電機、熒光燈、工業(yè)電弧爐、變壓器等。為了反映這種利用程度，定義功率因數(shù)為： （32）由以上(29)～(32)4個定義式可得出正弦電路中各量之間的關(guān)系： （33） （34）對于含有非線性器件的非正弦電路，施以正弦電壓后，產(chǎn)生的電流發(fā)生畸變，不再是正弦。，表中和各為系統(tǒng)基波電壓和對的相角差：若系統(tǒng)三相電壓對稱，則。 諧波源對電網(wǎng)的影響主要諧波源是電力機車，應(yīng)根據(jù)負荷率和每臂機車數(shù)量等數(shù)據(jù)對各機車產(chǎn)生的諧波電流進行合成，等效出諧波電流源，按無功補償要求和需要濾除的諧波確定支路數(shù)和裝機容量。 諧波分析在各種機車運行方式下，對供電臂送端總電流的諧波含有率進行實測統(tǒng)計，作為諧波計算的依據(jù)，韶山－型統(tǒng)計值如表１HRI為前H次諧波的總畸變率： (1)H13579111315HRI10020設(shè)供電臂實測統(tǒng)計的各次諧波電流含有率為當(dāng)已知供電臂電流為I時，略去H次以上的諧波，注入牽引變壓器的前H次諧波電流及總量按下式計算： (2) (3) (4)輸入電網(wǎng)系統(tǒng)不平衡諧波的特點：(1)特征諧波均為奇次諧波。（二）吸流變壓器供電方式將容量為數(shù)百千伏安，變比為1：1的電力變壓器每隔24公里設(shè)置于牽引供電回路中，它能迫使由大地返回變電所的機車電流絕大部分經(jīng)由鋼軌及回流線流回牽引變電所。下面介紹牽引變電所向接觸網(wǎng)供電方式。50或60HZ工頻單相交流制是近四十年來發(fā)展起來的一種供電方式。上述鐵路牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、軌道回路等稱作電氣化鐵道的牽引供電系統(tǒng)。提高電氣化鐵路功率因數(shù)有兩種方法：一是提高負荷（電力機車）的功率因數(shù)，這可通過改造原有電力機車或研制高功率因數(shù)的電力機車來實現(xiàn)；二是實時監(jiān)測、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無功功率，使功率因數(shù)始終保持較高值。因此,為了避免補償支路在(7)次諧波下出現(xiàn)容性，而導(dǎo)致與系統(tǒng)發(fā)生諧振引起諧波放大，補償支路濾波器參數(shù)設(shè)計以一組為基礎(chǔ)。目前，國外一些國家開始采用晶閘管交流開關(guān)來改變補償裝置的無功出力,同時濾出一定量的諧波。本設(shè)備在以下幾方面有顯著作用。為了抑制這些公害,改善電網(wǎng)電能質(zhì)量，國外廣泛采用SVC。TCR動態(tài)無功補償器包括三個組成部分：（1）濾波器組由5套單頻調(diào)諧濾波器H2～H6和1套高通濾波器H7組成1每套為三線制Y接線，其作用為提供恒定的超前基波無功(容性無功),并吸收負載和補償器本身所產(chǎn)生的諧波。而長年操作后彈簧會出現(xiàn)疲勞,通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)操作10多年后在某些情況下,會發(fā)生晶閘管爆炸事故,門接點是此類故障的原因。迄今為止,國內(nèi)外已研究開發(fā)了多種使用于不同場合的改善電壓波形、抑制沖擊無功的動態(tài)無功補償裝置。為解決上述問題人們進行了多方面的研究。在長距離輸電中，提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力，平衡三相負載的有功和無功功率等。直流制是將高壓、三相電力在牽引變電所降壓和整流后，向接觸網(wǎng)供直流電，這是發(fā)展最早的一種電流制，到20世紀50年代以后已較少使用。在內(nèi)（燃）電（力）并舉，以電為主以及大力發(fā)展電力牽引方針的指導(dǎo)下，到1990年底，我國已建成16條電氣化鐵路，里程達7000公里。濾波裝置的設(shè)計要求是以最少的投資達到最佳的補償與抑制效果。電氣化鐵路具有速度快、運輸能力強、供電距離長、節(jié)約能源與造價、牽引性能好等優(yōu)點，因而具有廣闊的發(fā)展前景，是世界以及我國鐵路發(fā)展的方向。[關(guān)鍵詞]：電氣化鐵道 無功補償 晶閘管投切電容器 功率因數(shù)Study of Dynamic Reactive power Compensation in the electric RailwayZheng can0301 telemunicationsAbstract: The electrified railway with rich harmonics varies randomly, the power factor is too low to meet the national standards. Moreover, the negative phase sequence (n p s) current is serious. It is significant and urgent to settle those problems. The special power supply way of the electrified railwaythree phases are turned into two phase and special load situation, It is extremely apt to cause a large number of waves in harmony and inactive power. The paper introduces Thyristor Switched Capacitor (TSC) used in the power systems to pensate reactive power. The fundamental pensation proprinciple, classification , configuration of the main circuit. Characteristic produced to the inactive power of the elec