(中铁十二局集团电气化工程有限公司 天津 300308)
摘要：随着我国铁路事业的不断发展，电气化铁道系统逐渐成为了铁路发展的主力军，也成为了未来铁路的发展趋势。本文就供电系统无功补偿的产生、作用做了具体描述，并提供了铁路供电系统的无功补偿方案，以更好地保证补偿措施的有效性，提升电气化铁道设备的整体效能。
关键词：铁路；电力供电系统；无功补偿；分析；方案
引言
电网在人们的生活中越来越重要，随着存量的增加，对功率的要求也逐渐提高。无功电源与有功电源相似，可以为电力体系的电能、电压品质提供保障，使网络损耗量逐渐降低，确保电网体系安全稳定运行。在电力体系中，只有保证无功功率的平衡，才能确保电力系统稳定性，如果出现问题会导致体系的电压降低，使电力设备出现损坏，严重时会导致系统瓦解。随着电网存量的增大，网络中的电压逐渐下降，功率因素降低，电气设备的利用率下降，网络传输能力受到影响，损耗量不断加大。因此，解决网络补偿问题具有重要意义，可以提高网络降损节能水平。
1无功补偿的具体特征
1.1无功补偿的原理
通过无功支持服务或无功电压控制服务可以进行无功补偿，运用发电机组中的无功补偿装置，向电网内部逐渐输入无功功率，确保系统正常运行使电压的波动范围在标准允许区域之中，在电力体系发生故障后及时提供无功支持，防止影响进一步扩大。电力体系中增加的电压与各用电设备吸收的无功功率具有密切联系，在标准电压数值的附近，无功功率数值会随着电压值的变化而发生变化。如果系统中接入的负荷电压降低，就需要通过无功功率补偿的方式确保系统正常运行。无功电压调控是一种辅助性功能，能够为电力体系安全运行做出保障，是电能交易顺利开展的重要支持之一。不仅能够减少电网中的有功功率损失、提高传输的速度，还能为电能的品质提供保障，使供电系统安全稳定运行，提高产业的经济效益。
1.2无功服务的特点
（1）分析较为繁琐。电力系统处于有功运行状态时会由于发电过程产生巨大的费用，在商业化运行的电力系统中，电力设备运行产生的电压由各参与者一起承担，使用者与发电厂都要清楚自己电压数值和功率因素的限制条件，并且无功调整过程中受到地域因素的影响较大，所以无功运行出现的问题比有功运行出现的问题要繁琐得多。（2）来源多种多样。有功运行状态下功率仅由发电机提供，无功运行状态下的功率不仅来源于发电机，还来源于静止无功补偿器和调节器，输电电路设备也可以产生。（3）控制较为分散。频率控制需要进行有功平衡，电压控制时需要进行无功平衡。单频率与全网的有功平衡有关，在全国范围内具有统一性。但是电压的节点有一定区别，与该节点的电压控制有直接联系。（4）受到地域因素的影响。只有发电和受电之间具有较大电压差，才能实现远距离输送无功。这种方式容易出现有功功率的消耗，产生较大的资金流出。因此，无功功率受到地理因素的影响较大，在远距离传输时有很大的难度。
2铁路供电系统的无功补偿方案
2.1提升抑制谐波机制
为了进一步改进电容器的无功补偿手段，需要对其因电容器而放大的谐波进行抑制。首先，要将滤波器接入换流装置的附近处，并在受到谐波影响的补偿器上串联一个抑波电抗器，以达到抑制谐波的作用。其次，将母线布置在微电脑消谐装置中，并提升变流器的供电电压及脉动数，以进一步抑制低次谐波。
2.2电容器的投切方式
一般情况下，会将电容器的投切方式分为两种，即自动投切与人工投切。对于电气化铁道系统来说，由于其高压负荷的变化率较小，因此所产生的冲击性负荷也较低。
在进行电容器的集中补偿时，可采用人工投切方式进行，该方法不仅可以降低功率损耗，而且具有安装与维护便捷的优势。当个别的电容器发生损坏时，不会影响其它装置的整体运行。但该种补偿方式在功率发生变化时不能自动调节，只能进行有级调节，因此当电容器的运行温度过高时，会发生鼓胀及漏油等故障。另外，可以使用同步电机补偿来改变磁电流，从而有效调节供配电系统的功率因数。
2.3可控饱和电抗器与固定滤波器的并联
该种并联补偿方式可以改变绕组工作电流，从而有效控制铁芯的饱和程度，并以此来进行调整，以控制感性无功电流的大小。另外，将该种补偿方式与固定补偿容相配合，可以达到供电牵引网的补偿效果，因此该种方式具有快速、准确的补偿优势，并且无需进行切投。
2.4输电方式中无功补偿的有效应用
正确选择和应用输电方式是确保无功补偿技术能正常发挥作用的前提条件，不合理的输电方式可能会导致能量的大量损失，供电单位通过由高到低的输电方式进行电力输送，输送距离较远，无功补偿技术不能发挥应有的效果导致传送失败。供电企业从整体出发，对技术设备系统进行有效的控制，在对技术进行运用时有效避免无功倒送的出现，让无功倒送能在无功控制器作用下有效的控制。让输电高中低一次输送防止因逆流而产生的不利影响，无功逆流现象的潜在危害加大了设备的折旧率，使得设备使用效率降低的同时还会带来能量的损失带来很大的经济影响，所以在进行输电时要控制好每个线路每个元件的正常运行。
2.5无功补偿的容量
在电路进行运行时应该有合理的电容量，过大的电容量会浪费资源使得资源没有合理配置过小的电容量又会导致供电不足，可见电路的容量确实的影响着整个电网的工作状态，电力部门提高电网技术人员综合素养和技术水平通过技术研究科学合理的配置无功补偿的容量。不合理的容量会让电流失让电力公司限制发展，通过运用无功补偿装置能有效控制能量消耗能保证电力行业满足其必须的经济效益。电容器的容量与功率成正相关，随着电功率的增加而呈现非比例的上升趋势，电容器容量过大会造成能量损失，无功补偿技术的应用可以解决电容器的容量增加问题，合理控制电容量。在功率增大的时候，补偿装置能降低功率从而达到保护元件的效果，元件的保护也是对电网的保护，使设备能正常的运行。
2.6无功补偿关键设备
当前常见的无功补偿关键设备主要包括两个类型，第一种是并联电抗器，第二种是静止无功补偿器。出于地铁运行过程当中的消防安全考虑，在进行无功补偿关键设备选择的时候，采用了干式并联电抗器，但是并联电抗器也分两种类型，根据空芯和铁芯的区别应用于不同的线路补偿需求。空芯的并联电抗器能够有效应对大电流的冲击问题，具有很强的抗饱和能力，但是存在体积大成本高的问题。铁芯并联电抗器在实际应用的过程当中能够有效控制成本和体积，但是抗饱和能力相对较弱，并且存在噪声较大的问题。静止无功补偿器在实际应用的过程当中能够有效应对无功容量连续调节与平滑输出的需求，并且能够有效提升系统的处理能力和可维护性，加强系统的可测试性和运行稳定。
结语
电力系统作为电气化铁道系统的总动力，要秉着可靠、合理、节约投资的原则，将其实际作用与发声原理作为标准，结合高速铁路电力系统方案的研究，选择合理的并联电器补偿装置，并通过灵活使用正确的投切方式及并联方式，来不断提升对系统的无功补偿水平，从而可以为铁路的长期发展提供更加稳定、有力的保障。
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