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综合电能治理装置在地铁中的应用钱嘉怡

发表时间：2021/7/26 来源：《基层建设》2021年第14期作者：钱嘉怡

[导读] 随着国民经济的迅速发展，地铁供配电系统中均越来越多的应用非线性电力电子设备，这些非线性负荷会产生大量无功功率，谐波含量大。在地铁供电系统中应用综合电能治理装置

        大连地铁集团有限公司辽宁大连 116000
        摘要：随着国民经济的迅速发展，地铁供配电系统中均越来越多的应用非线性电力电子设备，这些非线性负荷会产生大量无功功率，谐波含量大。在地铁供电系统中应用综合电能治理装置，能够减少谐波对系统的影响，提高设备的运行安全及可靠性，在降低损耗、功率因数高方面，起到节能增效作用。
        关键词：综合电能质量治理装置；地铁；ASVG

        随着国民经济的迅速发展，各行业供配电系统中均越来越多的应用非线性电力电子设备，同时带来众多的功率因数低、谐波含量大、电网三相不平衡等电能质量问题。地铁供电系统常带有车辆牵引供电整流装置、变频器、UPS电源、EPS电源、照明、电梯、显示屏、空调、排水等非线性负荷装置，这些非线性负荷会产生大量无功功率，导致供电电网功率因数降低，造成系统电压波动严重，电流波形畸变率高，谐波含量大，对于地铁本身及电网都是一大隐患。在地铁中对供配电系统电能质量进行整体升级，采用综合电能治理装置（ASVG），并对功率因数、无功功率、谐波电流等数据进行实时监测，进而分析、评估整个供配电系统电能质量，对于大连地铁的安全、经济运行具有重要意义。
        1 谐波电流及无功功率对地铁供配电影响
        地铁作为城市电网的重要用户，其负荷等级属于一级负荷，供电系统的电压质量是衡量供电系统运行质量的重要指标之一，系统电压的变化将对地铁的各类负载产生影响[1]
        1.1 谐波危害
        谐波电流会造成线路损耗，危害线路安全，造成电能浪费，会使电气元件和用电设备加快老化，缩短使用年限，同时可能引发谐振问题，影响地铁供电系统运营安全。
        1.2 无功危害
        在地铁供电系统中，各类变压器、环控设备、照明设施等阻感负载占有很大比例，无功功率被过多消耗。地铁线路电缆路径较长，充电功率增大，会造成无功倒送，也会引起无功功率增大，从而导致功率因数降低。
        2 综合电能治理装置（ASVG）装置介绍
        2.1 ASVG装置并联在电网侧和谐波源负载之间，对负载产生的动态变化的谐波电流、无功功率、三相不平衡电流进行实时的跟踪补偿。其原理装置通过外部互感器CT，实时检测电网电流或者负载电流，通过IGBT功率变换器产生与补偿目标（谐波、无功、不平衡）大小相等相位相反的补偿电流注入电网，达到抵消非线性负荷所产生的谐波电流，实现对电网侧的电能质量改善功能。
        2.2 ASVG的技术特点：
        （1）运行范围广。随着用电负荷的变化，ASVG装置可以实现动态无功输出和双向无功输出，既能够发出感性无功，也能够发出容性无功。
        （2）响应时间短。ASVG装置响应时间<10ms，对动态变化负荷补偿效果非常好。
        （3）占地面积较少。ASVG装置占地面积较少，能够有效减少主变电所的占地费用，进而降低地铁的投入成本，提高经济效益。
        （4）不会产生谐振。由于ASVG装置没有使用大容量电容器或电抗器，因此不会产生串联和并联谐振，进而提高整个系统运行的安全系数。
        （5）具有多种电能质量治理功能。ASVG装置不仅能够实现无功补偿，同时而且还能实现滤波和抑制电压闪变等多种功能。

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2.3 ASVG装置与传统电容补偿的技术优势对比

ASVG装置	传统电容补偿
无功补偿	功率因数可提升至＞0.99	功率因数提升＜0.95
谐波补偿	补偿率＞90%	补偿率＜70%
响应速度	＜10ms	＞100ms
高谐波电网运行	无故障	故障率较高
过补情况	无过补情况	偶尔出现过补情况
占地体积	模块化，体积小	柜式，体积大

        3 结论：
        综合电能质量治理装置（ASVG）对电能质量数据和经济效益都有所提升。通过ASVG技术的应用，实现配电系统节约电能，同时电网侧电能质量得到改善，改善后的电能满足GB14549-93中对系统谐波电流值要求，系统谐波电流THD＜5%，系统谐波电流值＜5A，系统平均功率因数＞0.95。综合电能质量治理装置可完全取代传统电容器的无功补偿功能，解决现有电容器补偿精度低、故障率高的问题，并且可以滤除电网中无功、谐波、不平衡等负序分量，提升设备运行安全及可靠性。同时在降低损耗、功率因数高方面，起到节能增效作用。
        参考文献：
        [1]喻菁.地铁无功补偿系统分析[J].经营管理者 2014（4）：387-387.