新建玉林至铁山港铁路牵引变电所增设动态无功补偿装置问题研究

吴挺勇

（中国铁路南宁局集团有限公司玉林铁路工程建设指挥部 广西防城港 538000）

1 线路及牵引供电系统概括

新建玉林至铁山港铁路（以下简称玉铁线）自黎湛铁路玉林Ⅱ场引出，经由玉林市博白县向南，沿南流江东侧至北海市合浦县闸口镇接铁山港区铁路支线。玉铁线的牵引供电系统采用带回流线的直接供电方式，新建玉林、博白、菱角和闸口4座牵引变电所，变电所进线均采用两回110kV电源供电，牵引变压器采用固定备用方式、三相Vv结线型式、油浸自冷并预留风冷条件。

2 线路运营情况

玉铁线在开通运营后相当长一段时间内将以货运为主，牵引机车主要是SS交直型电力机车；本线初期运量较小，牵引变电所无负荷时间长，且一次侧的月平均功率因数将达不到电力部门不小于0.9的要求。为提高运输效率和降低运营成本，避免牵引变电所功率因数偏低导致力率罚款问题，需在玉铁线新建4座牵引变电所中增设无功动态补偿装置，提高运输效率和降低运营成本，避免牵引变电所功率因数偏低导致力率罚款。

3 动态无功补偿装置方案比选

3.1 TCR动态无关补偿装置

由晶闸管相控电抗器（TCR）、固定补偿装置（FC）、监控系统等组成。通过调节电抗器电流，提供牵引母线电压，降低无功，改善牵引变电所的功率因数，并滤除部分3、5次谐波电流。

图1 TCR动态无功补偿装置原理接线

可调节无功输出，有效解决牵引网功率因数补偿、电压波动等问题。在TCR中除可控硅全导通或关断之外，其它工况下电流都是非正弦的，其自身产生谐波。晶闸管阀组由单只晶闸管串联组成，因其离散性以及串联均压问题等因素，导致运行过程中任何一只晶闸管击穿，影响阀组正常运行。为了保证晶闸管阀组的正常工作，需要室内布置，并安装必要的散热措施，进行有效的冷却，如图2所示。

3.2 MCR动态无功补偿装置

由固定并联电容无功补偿（FC回路）、磁阀式可调电抗器（MCR回路）、控制柜、后台监控系统等组成，利用附加直流电来附加磁化铁心，改变铁心的磁导率，实现电抗值的连续可调，保持牵引母线电压稳定，为电力机车提供可靠稳定的电源。

图2 TCR型动态补偿装置晶闸管阀组

图3 MCR动态无功补偿装置原理接线

在牵引母线上并联的铁心电抗器通过可控硅管控制电抗器中附加直流线圈中的电流来调节无功功率，可实现连续可调，响应速度快。无功补偿装置用电容器采用电气化铁道专用的集合式电容器，电容器采用全膜介质，额定电压为33.6kV。串联电抗器采用干式空芯电抗器，电抗比为0.12。磁控电抗器结构简单，采用多阶梯小截面饱和技术与电磁自屏蔽技术，大幅提高了磁控电抗器的性能，运行可靠，且户外布置，占地面积小，大大压缩基础投资。接线简单，便于维护，使用年限长，不易损坏，运行可靠，能够显著提高功率因数、减少系统的电能损失、改善电压质量、吸收牵引供电系统的部分高次谐波和减少谐波对其它系统的影响。

3.3 方案的确定

上述2种动态无功补偿装置方案均成熟、可靠，在干线铁路工程中均有采用，均能满足本铁路的运营要求，如表1所示。

通过2种方案比较，TCR动态无功补偿装置设备复杂、稳定性不高、占地面积较大等多缺陷，且投资较大。结合本项目实际情况，变电所房屋内无多余空间，由于MCR型动态无功补偿装置有较高的可靠性、安装体积小、损耗低、运行维护费用低等特点，新建玉林至铁山港铁路牵引变电所增设动态无功补偿装置最终选择MCR动态补偿装置。

4 综述

新建玉林至铁山港铁路牵引变电所MCR动态无功补偿装置，玉林牵引变电所已成功运行3年，目前情况良好，月平均功率因数可达0.92～0.94左右，未被电力部门罚款，经济效益明显，为其它具有相似行车运输条件的铁路牵引变电所功率因数改善问题提供借鉴意义。