分析牽引變電所串聯(lián)電容補(bǔ)償原理及補(bǔ)償效果并進(jìn)行串聯(lián)電容補(bǔ)償計(jì)算

電力牽引供電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)報(bào)告〔30〕報(bào)告〔30〕總成績(jī)修改〔40〕平時(shí)〔30〕總成績(jī)修改〔40〕平時(shí)〔30〕專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院年月日1課設(shè)題目1.1原始資料供電臂最大負(fù)荷電流,要求補(bǔ)償?shù)碾妷簱p失，采用標(biāo)準(zhǔn)電容器。分析牽引變電所串聯(lián)電容補(bǔ)償原理及補(bǔ)償效果并進(jìn)展串聯(lián)電容補(bǔ)償計(jì)算。2牽引變電所串聯(lián)補(bǔ)償原理及補(bǔ)償效果2.1根本原理為便于分析，設(shè)牽引變電所裝設(shè)單相結(jié)線牽引變電所，則牽引供電系統(tǒng)等效電路圖如圖2.1。圖2.1牽引供電系統(tǒng)等值電路圖①補(bǔ)償前，牽引供電系統(tǒng)的電壓損失為：②補(bǔ)償后，牽引供電系統(tǒng)的電壓損失為：由式①和②可得牽引負(fù)荷電流通過(guò)串聯(lián)電容組時(shí)的壓損為：(2-1)2.2補(bǔ)償效果由于容抗的符號(hào)與感抗、相反，能抵消和的一局部，總電抗值減小，由其造成的電壓損失也減小，因此提高了牽引供電系統(tǒng)的電壓。由于牽引負(fù)荷電流通過(guò)電容器組時(shí)產(chǎn)生的電壓損失為負(fù)值，則表示在牽引饋線中串聯(lián)電容器組使供電臂電壓得到補(bǔ)償，并且與饋線電流成正比。饋線電流越大，補(bǔ)償越大；饋線電流等于0，則補(bǔ)償為0；實(shí)現(xiàn)無(wú)慣性補(bǔ)償電壓。串聯(lián)電容器組的補(bǔ)償作用如圖2.2所示。圖2.2串聯(lián)電容器組補(bǔ)償作用3串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)闹鹘泳€串聯(lián)補(bǔ)償裝置的容抗與牽引網(wǎng)的感抗串聯(lián)，雖然使?fàn)恳W(wǎng)電壓得到補(bǔ)償，但也是牽引網(wǎng)短路時(shí)回路總阻抗減小。因此，如果不對(duì)串聯(lián)補(bǔ)償裝置采取相應(yīng)措施，牽引網(wǎng)短路時(shí)的穩(wěn)態(tài)值可能增大，當(dāng)該短路電流流過(guò)串聯(lián)補(bǔ)償電容時(shí)，電容器上的電壓可能升高到危及板間絕緣的數(shù)值。串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的主接線方式必須滿足的條件：①當(dāng)串聯(lián)補(bǔ)償電容器上將要出現(xiàn)危險(xiǎn)過(guò)電壓時(shí)能瞬時(shí)的把串聯(lián)補(bǔ)償電容器組旁路，撤出短路電流回路②電容器組的投入、撤除運(yùn)行以及實(shí)驗(yàn)、維護(hù)的平安運(yùn)行。串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的典型主接線方式如圖3.1，其等效電路如圖3.2。圖3.2等效電路圖3.1串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的典型主接線方式對(duì)于圖3.1，當(dāng)串聯(lián)補(bǔ)償電容器組C撤除運(yùn)行時(shí)，、閉合，、斷開(kāi)，牽引供電臂中無(wú)串聯(lián)電容補(bǔ)償；當(dāng)C投入運(yùn)行時(shí)，、閉合，、斷開(kāi)，牽引供電臂中有串聯(lián)電容補(bǔ)償。對(duì)于圖3.2，其中表示回路連線的分布性電感。當(dāng)保護(hù)間隙被擊穿時(shí)，或斷路器合閘時(shí)，電容器組C放電。假設(shè)放電回路的總電阻大于臨界阻抗值，則放電過(guò)程具有非周期性。假設(shè)放電回路電阻很小，電容器的介質(zhì)損失也很小，則回路總電阻可能小于，則放電過(guò)程是周期性的。由于通過(guò)電阻釋放出來(lái)的電能相當(dāng)可觀，因此必須采取一定的措施：①減小電阻的值，此時(shí)熱損失的減少與的減少值成正比。②減少通過(guò)電阻的短路電流，此時(shí)熱損失的減少與電流減少值的平方成正比。在串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置中阻尼電阻的計(jì)算式為：電容器組部接線圖如圖3.3，圖中為串聯(lián)小組數(shù)，為每個(gè)串聯(lián)小組的電容器臺(tái)數(shù)。圖3.3電容器組部接線4電容器組容量選擇串聯(lián)補(bǔ)償電容器組的容量，主要根據(jù)電壓補(bǔ)償所需的容抗及通過(guò)的最大饋線電流數(shù)值來(lái)確定。(1)需要的容抗由式(2-1)得：()(4-1)其中，為需要串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)碾妷簱p失(V)；為通過(guò)電容器組的最大饋線電流(A)；為牽引負(fù)荷功率因數(shù)角()。對(duì)應(yīng)的電容器組電壓：(2)電容器組的并聯(lián)支路數(shù)(4-2)其中，為每臺(tái)電容器額定電流(A)；為每臺(tái)電容器額定容量(kVAr)；為每臺(tái)電容器額定電壓(kV)。(3)每條并聯(lián)支路應(yīng)串聯(lián)的電容器臺(tái)數(shù)n(4-3)(4)實(shí)際選擇的串聯(lián)補(bǔ)償電容器組的容量和容抗由式(4-2)、式(4-3)分別計(jì)算的m、n取臨近的稍大的整數(shù)值，則(kVAr)()()其中，為每臺(tái)電容器的額定容許。(5)驗(yàn)算補(bǔ)償效果實(shí)際選擇的串聯(lián)補(bǔ)償電容器組的補(bǔ)償?shù)碾妷簱p失為：(V)其中，應(yīng)大于要求補(bǔ)償?shù)碾妷簱p失。5電容補(bǔ)償?shù)挠?jì)算解：查電容器參數(shù)如下：，需要的容抗根據(jù)式(4-1)為：并聯(lián)支路數(shù)m如下：每條并聯(lián)支路串聯(lián)電容器數(shù)如下：取m=29，n=6，則電容器組實(shí)際容量和實(shí)際容抗分別為：串聯(lián)電容器組補(bǔ)償?shù)碾妷簱p失()大于2000V，滿足要求。6結(jié)論在牽引饋線上串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，可普遍提高牽引網(wǎng)電壓，提高牽引負(fù)荷的輸送能力。串聯(lián)電容補(bǔ)償雖然是改善供電臂電壓水平行之有效的措施之一，具有補(bǔ)償電壓隨負(fù)荷電流成正比變比，可實(shí)現(xiàn)無(wú)慣性補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)，但是會(huì)增加變電所的復(fù)雜性、實(shí)驗(yàn)和維修工作量，以及相當(dāng)可觀的工程投資。因此，它只適用于需要補(bǔ)償電壓較多、其他改善供電臂電壓水平的方法不能奏效的場(chǎng)合