電氣化鐵路電力機(jī)車(chē)為波動(dòng)性很大的大功率單相整流負(fù)荷，對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電氣化鐵路牽引負(fù)荷具有非線(xiàn)性、不對(duì)稱(chēng)和多變性的特點(diǎn)，產(chǎn)生三相不平衡的諧波電流和基波負(fù)序電流注入系統(tǒng)，將使供電系統(tǒng)的電壓產(chǎn)生波動(dòng)。現(xiàn)在采用的SVC動(dòng)態(tài)電容補(bǔ)償系統(tǒng)主要由晶閘管控制電抗器TCR+無(wú)源LC濾波器組成。無(wú)源濾波部分承擔(dān)濾除諧波及固定電容補(bǔ)償?shù)淖饔?，利用TCR動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)SVC的無(wú)功輸出，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電鐵系統(tǒng)不斷變動(dòng)的無(wú)功需求。
本文以武嘉線(xiàn)梧桐泉牽引所的SVC系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)單介紹其系統(tǒng)原理，并對(duì)SVC在實(shí)際運(yùn)行中的常見(jiàn)故障，提出維護(hù)檢修的安全對(duì)策與操作方法。
一.梧桐泉變電所SVC靜態(tài)電容補(bǔ)償系統(tǒng)工作原理
SVC系統(tǒng)如圖1.1接入變電所供電系統(tǒng)中，濾波器FC提供固定的容性無(wú)功Q­_ｃ­­­­，補(bǔ)償電抗器提供感性無(wú)功。只要能做到Q­­_N=Q_V－Q_C+Q_TCR=常數(shù)（或0），就能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)功率因數(shù)＝常數(shù)，電網(wǎng)電壓幾乎不波動(dòng)。式中：Q_N為系統(tǒng)無(wú)功，Q_V為負(fù)荷無(wú)功。補(bǔ)償效果好壞的關(guān)鍵是準(zhǔn)確控制晶閘管的觸發(fā)角，得到所需的流過(guò)補(bǔ)償電抗器的電流?？煽毓栝y和控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)功能。采集電流和電壓，求得補(bǔ)償無(wú)功值，計(jì)算得觸發(fā)角大小，通過(guò)晶閘管觸發(fā)裝置，使晶閘管流過(guò)所需電流。
TCR的控制元件是兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管組，它們?cè)陔娫措妷旱牟煌胫茌喠鲗?dǎo)通。當(dāng)晶閘管的控制角a在90°到180°之間時(shí)，TCR部分導(dǎo)通(控制角為90°時(shí)完全導(dǎo)通)；增大控制角，其效果就是減少了電流中的基波分量，這相當(dāng)于增大電抗器的感抗，減小其無(wú)功功率，就電流的基波分量而言，晶閘管控制電抗器是一個(gè)可控電納。
TCR電流的瞬時(shí)值為： ，
其它為0
等效電納為：
（式中：V是電壓有效值， 是導(dǎo)通角， ， 。）
TCR控制系統(tǒng)完成如下功能：通過(guò)檢測(cè)27.5 kV母線(xiàn)電壓、27.5 kV進(jìn)線(xiàn)電流和TCR的電流，計(jì)算出可控硅的觸發(fā)角，控制電抗器電納值，達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹?br /> 改變電抗器的導(dǎo)通角是用可控硅實(shí)現(xiàn)的。如圖1.2所示，控制可控硅的觸發(fā)角來(lái)改變電抗器的導(dǎo)通角。當(dāng)觸發(fā)角增大時(shí)，電抗器的電納值增大減小，補(bǔ)償功率減小。圖1.2中 I 為電抗器電流，它隨觸發(fā)角α的增大而減小。
    SVC控制器采集的信號(hào)包含系統(tǒng)電壓Ua,Ub,系統(tǒng)電網(wǎng)電流Ia,Ib,TCR電流Itcr,通過(guò)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行變換，得到系統(tǒng)信號(hào)的基波分量。綜合負(fù)載電流IA = Ia –Itcr。通過(guò)運(yùn)算得到綜合負(fù)載的無(wú)功電流IAL,IBL。通過(guò)公式Q補(bǔ)= Qa = IAL *Ua，如果是兩相補(bǔ)償則Q補(bǔ) = Qa + IBL *Ub。通過(guò)Q補(bǔ)得到系統(tǒng)的等效電納，從而得到觸發(fā)角，完成對(duì)可控硅的控制。
二. SVC靜態(tài)電容補(bǔ)償系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)需注意的事項(xiàng)
1、SVC系統(tǒng)電壓采樣與27.5kV電壓小母線(xiàn)的接口。SVC電壓線(xiàn)不能短路，且必須保證極性正確。
2、SVC系統(tǒng)電流采樣與27.5kV進(jìn)線(xiàn)斷路器流互的接口一致。這個(gè)接口接線(xiàn)必須停電作業(yè)。由于停電時(shí)間較短，所以在接線(xiàn)前應(yīng)首先檢查SVC電流采樣回路的正確性，保證極性正確。接線(xiàn)完成后，還應(yīng)檢查整個(gè)流互二次回路，確?；芈窡o(wú)開(kāi)路。
3、SVC電壓及電流采樣直接關(guān)系到控制系統(tǒng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算，所以一定要保證極性正確，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，則系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。
4、TCR運(yùn)行一個(gè)月要進(jìn)行一次清除灰塵處理，采用電吹風(fēng)機(jī)除去功率柜散熱器及其它部分灰塵。
5、SVC裝置上的電抗器、電容器、放電線(xiàn)圈、避雷器在運(yùn)行一年后按規(guī)定每年進(jìn)行一次相應(yīng)的絕緣檢查，如發(fā)現(xiàn)有熔斷器熔斷須立即按原規(guī)格更換。電容器有漏液，外殼明顯膨脹變形，外殼溫度異常升高及運(yùn)行時(shí)有內(nèi)部局部放電聲音時(shí)，須立即更換。運(yùn)行的裝置每季度應(yīng)停電檢查一次，各部位固定螺栓，導(dǎo)體的聯(lián)接螺栓須緊牢固，并對(duì)電抗器、電容器、放電線(xiàn)圈及避雷器、熔斷器表面進(jìn)行檢查，清掃灰塵。
三.SVC系統(tǒng)常見(jiàn)故障及處理措施
1. 觸發(fā)脈沖丟失故障
如發(fā)生丟脈沖事故，將設(shè)備重新啟動(dòng)后依據(jù)檢修工藝測(cè)量電源，如電源正常，發(fā)脈沖，如仍顯示丟脈沖狀態(tài)，請(qǐng)觀(guān)察脈沖丟失指示燈顯示是P+亮，還是P－亮。如果為P+燈亮以備用脈沖形成器更換正向脈沖形成器。如果P－燈亮，更換負(fù)向脈沖形成器，更換后，啟動(dòng)設(shè)備，發(fā)脈沖，依檢修工藝測(cè)量脈沖，如正常，則維修完畢。
2. 可控硅擊穿故障
日常巡視如發(fā)現(xiàn)擊穿檢測(cè)指示燈熄滅，即表示該位置對(duì)應(yīng)可控硅對(duì)存在故障，停電檢修時(shí)應(yīng)予以更換。
更換時(shí)，首先確認(rèn)小車(chē)處于拉出位，對(duì)電容器組充分放電，保證地線(xiàn)可靠接掛。
用萬(wàn)用表確認(rèn)可控硅對(duì)損壞位，將可控硅并聯(lián)母排拆除，再用萬(wàn)用表分別測(cè)量單只可控硅，確認(rèn)后，將損壞可控硅拆下，更換備用可控硅，更換后注意與脈沖盒連接線(xiàn)及BOD板連接線(xiàn)的正確恢復(fù)。將閥組完全恢復(fù)后，依檢修工藝做低壓導(dǎo)通試驗(yàn)，試驗(yàn)正常則維修完畢。
3. 更換脈沖隔離變壓器
設(shè)備發(fā)生事故，如電纜頭擊穿、丟脈沖，脈沖隔離變有異常響動(dòng)等，需依檢修工藝對(duì)脈沖隔離變壓器進(jìn)行絕緣測(cè)試，如不符合工藝要求，則更換備用隔離變。備用隔離變更換前請(qǐng)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓為85KV，并依檢修工藝進(jìn)行測(cè)試。
4.溫度保護(hù)出口跳閘
當(dāng)由于溫度過(guò)高引起跳閘時(shí)，應(yīng)檢查空調(diào)是否正常運(yùn)行，風(fēng)機(jī)是否正常運(yùn)行，是否按TCR裝置的日常運(yùn)行監(jiān)護(hù)及時(shí)啟動(dòng)了風(fēng)機(jī)。出現(xiàn)故障及時(shí)處理，待溫度降低后，按TCR裝置投入操作啟動(dòng)TCR。
5.欠壓保護(hù)出口跳閘
此類(lèi)保護(hù)跳閘故障最常見(jiàn)，當(dāng)發(fā)生變電所失壓跳閘或PT斷線(xiàn)故障后，都由可能欠壓保護(hù)出口。當(dāng)發(fā)生欠壓保護(hù)跳閘時(shí)，應(yīng)停機(jī)檢查控制系統(tǒng)三相電源是否正常。當(dāng)檢查電壓正常后，對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行復(fù)歸后投入運(yùn)行。
6.CPU死機(jī)故障
重新啟動(dòng)，發(fā)脈沖，保持該狀態(tài)60分鐘。如果設(shè)備未再顯示死機(jī)故障，可重新投入運(yùn)行。如果上電運(yùn)行仍出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，則更換該控制板或綜合保護(hù)板。
7.補(bǔ)償電抗器過(guò)流跳閘故障
檢查過(guò)流相晶閘管是否擊穿，如有擊穿則更換擊穿的晶閘管；檢查高壓進(jìn)線(xiàn)電纜是否擊穿，如有擊穿則更換。在TCR重新投入運(yùn)行之前必須做低壓導(dǎo)通試驗(yàn)和高壓柜連鎖試驗(yàn)。各項(xiàng)操作嚴(yán)格按運(yùn)行操作規(guī)程進(jìn)行，注意安全。
四.結(jié)論
通過(guò)對(duì)變電所SVC系統(tǒng)原理及運(yùn)行中存在問(wèn)題的分析，逐步提高SVC系統(tǒng)在鐵路牽引供電系統(tǒng)中的可靠性和實(shí)用性，同時(shí)也提高了對(duì)SVC系統(tǒng)的維護(hù)和檢修能力。
 
 
參考文獻(xiàn)
 
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