牵引变电所无功补偿方案优化与实践——以焦柳铁路湖北段为例

摘要

焦柳铁路湖北段设有6座牵引变电所为铁路牵引网供电。自开通以来，管内牵引变电所的功率因数一直偏低，达不到国家电价政策规定的“大工业用户功率因数大于90%”的要求。由此每年焦柳铁路湖北段管内牵引变电所产生的罚款电费达800万元。因此本文针对焦柳铁路湖北段的牵引变电所进行无功补偿方案的研究，通过不同补偿方案的理论选择和试验并查阅大量资料，采取有选择试运行的方式对补偿方案进行优化并组织推广实施，解决了实施阶段的各种现实问题并最终达到了预期效果。
　　论文首先对电气化铁路的电能质量问题进行了介绍，尤其是无功补偿的问题进行原理分析。阐述了国内外的研究现状。之后结合焦柳铁路湖北段牵引变电所无功补偿运行现状进行分析，并利用既有并联补偿装置进行功率因数改善的试验，采用全部投运、单相投运、每相投运一组等不同运行方式并分别统计功率因数的数值，同时对焦柳铁路行车情况产生的无功功率进行了统计分析。在此基础上得出结论：采用静态无功补偿装置无法实现良好的补偿效果，应该采用动态补偿装置实时补偿。列举出目前国内比较成熟的几种动态无功补偿方式并比较其优缺点，提出了较为合理的技术改造方案，在焦柳铁路挑选王树岗、胡集牵引变电所使用不同动态无功补偿方式进行实际施工。对不同动态无功补偿方式进行具体施工方案说明，包括不同设备的选择、与既有设备的接入情况、施工步骤、应急方案、注意事项等。对实施后的补偿效果和设备检修维护成本做出对比选择。最后针对本论文中焦柳铁路的运行特点选择最为合理的改造方案在全线组织实施，对实施的效果进行统计总结，对其他具有相似行车条件的铁路牵引变电所功率因数改善问题具有实际借鉴意义。

目录

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主要符号说明

第一章 绪论

1.1 我国电气化铁路发展与电能质量概况

1.2 国内外无功补偿研究现状

1.3 焦柳铁路湖北段牵引变电所无功补偿运行现状

第二章 焦柳铁路湖北段牵引变电所无功补偿运行现状调查

2.1 焦柳铁路牵引变电所设备运行方式

2.2 利用既有设备分析改善功率因数的可行性

第三章 牵引变电所常见动态补偿方式介绍

3.1 磁阀式可控饱和电抗器+固定电容补偿方案

3.2 高压直挂式晶闸管相控电抗器+固定电容补偿方案

3.3 TSC型电压器降压晶闸管分组投切电容器组方案

3.4 调压式无功自动补偿装置

第四章 动态无功补偿方式的选择

4.1 安全可靠性分析

4.2 技术可行性分析

4.3 经济效益分析

第五章 技术方案的试验阶段

5.1王树岗变电所改造方案

5.2胡集变电所改造方案

5.3王树岗牵引变电所工程说明、具体施工方案

5.4胡集牵引变电所工程说明、具体施工方案

5.5施工安全及注意事项

5.6牵引变电所SVC试投运应急预案

5.7功率因数统计

5.8设备检修和维护难易度对比

5.9成本分析

第六章 优化方案确定普及施工

6.1改造方案

6.2施工注意事项

6.3牵引变电设施过渡原则

6.4牵引环境保护措施

6.5节约能源措施

6.6投资回报对比

第七章 总结

7.1 主要工作回顾

7.2 本课题今后需进一步研究的地方

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢