1城市轨道供电系统的构成
城市轨道供电系统构成。城市轨道供电系统的实际运行状态主要通过集中供电的方式来帮助车辆提供牵引动力，通过供电系统来保证城市轨道站的正常运行。供电站系统由电源和变电所以及相应的牵引供电系统等共同构成，电源的电压通过变电所来转化成适合内部设备能够应用的电压，确保整体的设备和系统能够正常运行。城市轨道供电系统无功率。在实际运行过程中，城市轨道供电系统中的功率逐渐增大，在运行较少或夜晚停止运行情况下功率会下降。但由于电压转换过程或变电站和电流运行过程中发生会产生大量消耗，导致系统中的无功率不断提升，使整体的系统中存在冲击电荷过大的现象，影响整体安全性，同时增加了电量的消耗和浪费。为降低对供电系统的不良影响，减少能源的消耗和浪费，同时保障城市轨道站供电系统的安全使用，应根据实际的情况设计出有效的无功补偿方案，通过方案的调整能够使供电系统达到平衡状态，降低危险或故障的发生。
2无功补偿成效分析
2.1电抗器
电容器向系统输入无功，主要采取无功电流方式，所需无功设备可从电容器获取无功，无需从变压器获取，电能随之节约，电容器负载率随之增大。电抗器无功补偿作用如下：（1）防涌流，最典型的为阻尼电抗器；（2）将调谐-谐振点调至133HZ、189HZ、204HZ，能够有14%与7%、6%的电抗器；（3）在无缘滤波器中将谐振点调至谐波附近，会与电容发生串联反应，从而形成对谐波的低阻抗回路，对系统谐波有被动吸收作用。电抗器多在电容器补偿时发挥滤波与调谐的补偿作用。电容器与电抗器的无功补偿方案成本低，但无功补偿效果并不理想。除此之外，慢速度的投切不能满足负荷变化频率较大的场合应用，易产生过补偿或补偿不足等问题。引起某次谐波放大或谐振等问题，将直接影响供电系统正常运行。
2.2 SVC
SVC装置无功补偿方式，在国外运用相对成熟。接入无功负荷接入点后，会抑制无功负荷冲击，滤除高次谐波，使得三相电网状态与PCC点电压更加稳定，直接提高电力系统的可靠性。SVC装置类型多样，晶闸管控制变压器（TCT）是电抗器与耦合变压器的结合体，在实际使用中相当于可调电抗器设备。TCT装置由控制器与晶闸管阀、高阻抗变压器组成，变压器低压侧连入晶闸管阀，改变晶闸管阀导通角，能够实现对低压绕组电流的调整，变压器电流根据匝数比随之调整，TCT无功功率随之出现变化。变压器副边电流在晶闸管阀作用下发生变化，实现对感性无功功率的有效控制。在实际应用中，晶闸管阀近似于副边短路，会输出最大的感性无功功率，最终达到所需额定容量，以切实发挥可控电抗的作用。TCT装置的特征优势明显，主要体现在以下几方面：（1）快速响应，半波采样只需10ms，而全波采样需要花费两倍时间；（2）运行可靠性强，高阻抗变压器的抗干扰能力强，具有一定抵御冲击的能力；（3）结构简单，降低了操作人员的工作难度；（4）磁路无饱和性，规避了磁滞伸缩与风扇部件运动的噪音干扰；（5）相较于可调电抗器的损耗小，包括铁损与磁场泄露的附加损耗等。
2.3 SVG
静止无功发生器（Static Var Generator）专指可通过自换相桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。其概念在20世纪70年代被提出，但由于受到当时技术水平限制，采用强迫换相的晶闸管器件是实现自换相桥式电路的唯一方法。随着科学技术的发展，IGBT可控元件技术已经成熟并可以代替普通晶闸管器件进行逻辑换相。它可以根据系统无功功率因数实时输出或吸收无功功率，使系统的功率因数维持在0.95以上。
2.3.1 SVG基本结构
SVG的基本原理是将自换相的桥式电路直接或通过电抗器并联在电网中。可通过调节自换相桥式电路交流侧输入电压的幅值、相位或直接调节输入电流，该电路就能达到吸收或输出无功功率的目的，以达到对系统进行无功补偿的效果。SVG分为电压型桥式电路和电流型桥式电路两个类型。前者直流侧采用电容储能，后者采用电感储能。其中，电压型桥式电路需要串联上电抗器才能并网，而电流型桥式电路则需在交流侧并联上能吸收换相产生的过电压电容器才可以并网。实际中，电压型桥式电路的运行效率较高所以投入较多。本文所提到的动态无功补偿方式都是采用电压型电路。两种电路基本结构分别如图1、图2所示。
2.3.2 SVG工作原理
SVG正常工作时可把直流电压转换为与电网输出电压同频率的交流电压，类似于电压型逆变器。因此考虑在基波频率时，SVG可等效为一种可控幅值与相位的且与电网电压同频率的交流电压源，并可以通过交流电抗器并联到电网上。SVG的工作原理如图3~4所示（不计连接电抗器和变流器损耗）。
其中，电网输出电压和SVG输出电压分别用S和1表示，所以电抗器X的压降L=1-S。流过电抗器X的电流为SVG从电网吸收的电流，可由其电压控制。由此得出，只要S和1同向，改变其幅值大小便可控制SVG从电网吸收或者输出电流的大小。若电流滞后电压，则SVG发出感性无功功率，反之则发出容性无功功率。具体如图5所示。
图5 SVG运行模式
若考虑电抗器本身以及变流器的损耗（管压降、电阻等），可将总损耗集中考虑为连接电抗器的电阻，则SVG等效电路图如图6所示。
图6 SVG等效电路图及向量图（计及损耗）
3结束语
轨道交通供电系统无功补偿方式的选择，应当在环保与日常负荷曲线、负荷类型等因素上展开综合性研究，以选择最佳的补偿方式。SVG是目前最先进的补偿装置，其无谐波与响应快等优势特征，显著提升了供电系统的稳定性，但维护率高等问题不能忽视，还需加强研究，以最大程度发挥SVG补偿方式的性能优势。
参考文献
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