电气化铁路电力机车为波动性很大的大功率单相整流负荷,对于电力系统来说,电气化铁路牵引负荷具有非线性、不对称和多变性的特点,产生三相不平衡的谐波电流和基波负序电流注入系统,将使供电系统的电压产生波动。现在采用的SVC动态电容补偿系统主要由晶闸管控制电抗器TCR+无源LC滤波器组成。无源滤波部分承担滤除谐波及固定电容补偿的作用,利用TCR动态调节SVC的无功输出,动态补偿电铁系统不断变动的无功需求。
本文以武嘉线梧桐泉牵引所的SVC系统为例,简单介绍其系统原理,并对SVC在实际运行中的常见故障,提出维护检修的安全对策与操作方法。
一.
梧桐泉变电所SVC静态电容补偿系统工作原理
SVC系统如图1.1接入变电所供电系统中,滤波器FC提供固定的容性无功Q
c,补偿电抗器提供感性无功。只要能做到Q
N=Q
V-Q
C+Q
TCR=常数(或0),就能实现电网功率因数=常数,电网电压几乎不波动。式中:Q
N为系统无功,Q
V为负荷无功。补偿效果好坏的关键是准确控制晶闸管的触发角,得到所需的流过补偿电抗器的电流。可控硅阀和控制系统能够实现这个功能。采集电流和电压,求得补偿无功值,计算得触发角大小,通过晶闸管触发装置,使晶闸管流过所需电流。
TCR的控制元件是两个反并联晶闸管组,它们在电源电压的不同半周轮流导通。当晶闸管的控制角a在90°到180°之间时,TCR部分导通(控制角为90°时完全导通);增大控制角,其效果就是减少了电流中的基波分量,这相当于增大电抗器的感抗,减小其无功功率,就电流的基波分量而言,晶闸管控制电抗器是一个可控电纳。
TCR电流的瞬时值为:
,
其它为0
等效电纳为:
(式中:V是电压有效值,
是导通角,
,
。)
TCR控制系统完成如下功能:通过检测27.5 kV母线电压、27.5 kV进线电流和TCR的电流,计算出可控硅的触发角,控制电抗器电纳值,达到无功补偿的目的。
改变电抗器的导通角是用可控硅实现的。如图1.2所示,控制可控硅的触发角来改变电抗器的导通角。当触发角增大时,电抗器的电纳值增大减小,补偿功率减小。图1.2中 I 为电抗器电流,它随触发角α的增大而减小。
SVC控制器采集的信号包含系统电压Ua,Ub,系统电网电流Ia,Ib,TCR电流Itcr,通过对这些信号进行变换,得到系统信号的基波分量。综合负载电流IA = Ia –Itcr。通过运算得到综合负载的无功电流IAL,IBL。通过公式Q补= Qa = IAL *Ua,如果是两相补偿则Q补 = Qa + IBL *Ub。通过Q补得到系统的等效电纳,从而得到触发角,完成对可控硅的控制。
二. SVC静态电容补偿系统运行维护需注意的事项
1、SVC系统电压采样与27.5kV电压小母线的接口。SVC电压线不能短路,且必须保证极性正确。
2、SVC系统电流采样与27.5kV进线断路器流互的接口一致。这个接口接线必须停电作业。由于停电时间较短,所以在接线前应首先检查SVC电流采样回路的正确性,保证极性正确。接线完成后,还应检查整个流互二次回路,确保回路无开路。
3、SVC电压及电流采样直接关系到控制系统对无功补偿的计算,所以一定要保证极性正确,如果出现错误,则系统无法正常运行。
4、TCR运行一个月要进行一次清除灰尘处理,采用电吹风机除去功率柜散热器及其它部分灰尘。
5、SVC装置上的电抗器、电容器、放电线圈、避雷器在运行一年后按规定每年进行一次相应的绝缘检查,如发现有熔断器熔断须立即按原规格更换。电容器有漏液,外壳明显膨胀变形,外壳温度异常升高及运行时有内部局部放电声音时,须立即更换。运行的装置每季度应停电检查一次,各部位固定螺栓,导体的联接螺栓须紧牢固,并对电抗器、电容器、放电线圈及避雷器、熔断器表面进行检查,清扫灰尘。
三.SVC系统常见故障及处理措施
1. 触发脉冲丢失故障
如发生丢脉冲事故,将设备重新启动后依据检修工艺测量电源,如电源正常,发脉冲,如仍显示丢脉冲状态,请观察脉冲丢失指示灯显示是P+亮,还是P-亮。如果为P+灯亮以备用脉冲形成器更换正向脉冲形成器。如果P-灯亮,更换负向脉冲形成器,更换后,启动设备,发脉冲,依检修工艺测量脉冲,如正常,则维修完毕。
2. 可控硅击穿故障
日常巡视如发现击穿检测指示灯熄灭,即表示该位置对应可控硅对存在故障,停电检修时应予以更换。
更换时,首先确认小车处于拉出位,对电容器组充分放电,保证地线可靠接挂。
用万用表确认可控硅对损坏位,将可控硅并联母排拆除,再用万用表分别测量单只可控硅,确认后,将损坏可控硅拆下,更换备用可控硅,更换后注意与脉冲盒连接线及BOD板连接线的正确恢复。将阀组完全恢复后,依检修工艺做低压导通试验,试验正常则维修完毕。
3. 更换脉冲隔离变压器
设备发生事故,如电缆头击穿、丢脉冲,脉冲隔离变有异常响动等,需依检修工艺对脉冲隔离变压器进行绝缘测试,如不符合工艺要求,则更换备用隔离变。备用隔离变更换前请进行耐压试验,试验电压为85KV,并依检修工艺进行测试。
4.温度保护出口跳闸
当由于温度过高引起跳闸时,应检查空调是否正常运行,风机是否正常运行,是否按TCR装置的日常运行监护及时启动了风机。出现故障及时处理,待温度降低后,按TCR装置投入操作启动TCR。
5.欠压保护出口跳闸
此类保护跳闸故障最常见,当发生变电所失压跳闸或PT断线故障后,都由可能欠压保护出口。当发生欠压保护跳闸时,应停机检查控制系统三相电源是否正常。当检查电压正常后,对保护装置进行复归后投入运行。
6.CPU死机故障
重新启动,发脉冲,保持该状态60分钟。如果设备未再显示死机故障,可重新投入运行。如果上电运行仍出现死机现象,则更换该控制板或综合保护板。
7.补偿电抗器过流跳闸故障
检查过流相晶闸管是否击穿,如有击穿则更换击穿的晶闸管;检查高压进线电缆是否击穿,如有击穿则更换。在TCR重新投入运行之前必须做低压导通试验和高压柜连锁试验。各项操作严格按运行操作规程进行,注意安全。
四.结论
通过对变电所SVC系统原理及运行中存在问题的分析,逐步提高SVC系统在铁路牵引供电系统中的可靠性和实用性,同时也提高了对SVC系统的维护和检修能力。
参考文献
[1] 梧桐泉牵引变电所动补SVC系统接线图及原理图
[2] 吴竞昌.供电系统谐波.北京:中国电力出版社.1998:363-366
[3] 姜奇荣,谢小荣,陈建业.电力系统并联补偿.北京.机械工业出版社.2004
[4] 张晓东,杨洪耕.SVC在电铁谐波抑制中的研究《四川电力技术》2004第2期
期刊VIP网,您身边的高端学术顾问
文章名称:
浅谈变电所动补电容(SVC)系统的常见故障及维
文章地址:
http://www.qikanvip.com/luqiaojianshe/1407.html