第4期陈飞：轨道交通供电系统功率因数分析及补偿方案研究

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图1某线集中供电方式供电系统图

实现无功就地平衡，高压用户的功率因数要达到0．9以上，同时应防止无功反送。传统的轨道交通无功补偿方案一般是在变电所0．4kV侧设置电容补偿装置，对大量感性的动力照明无功负荷进行补偿，使其补偿后功率因数达到0．9；或者系统不采取任何无功补偿措施。采用这两种方式以后，在电源端均可能会存在无功过补偿的问题。过补偿的危害往往比欠补偿更严重。过补偿使功率因数角超前、无功功率向电力系统倒送，将抬升上级配电变压器的出口电压，增加有功功率损耗，增加谐波震荡的发生几率以致造成电网伤害。

产生过补偿的根源，一般是整个系统不采取任何无功补偿措施或者制定无功功率补偿方案时，根据补偿后功率因数不小于0．9设计指标，简单地采用0．4kV母线电容集中补偿方式，忽视了中压网络电缆电容、牵引负荷等潜在因素的影响。

某主变电所夜间功率因数实测数据曲线如图2所示。据调研，一般轨道交通线路白天运营时刻，基本能满足电力部门对高压用户功率因数不小于0．9的要求；但夜间停运后或者运营初期，由于负荷较小和中压环网电缆充电无功的影响，产生了大量的容性无功功率，倒送到电力系统，功率因数最低只有0．3左右，大大低于0．9的要求。因此，需对轨道交通供电系统的功率因数进行综合研究分析，制定一个合理的无功补偿方案。

图3

图2

某主变电所夜间功率因数实测数据曲线图

系如图3（a）所示，各车站变电所从主变电所的中压母

线经过一条输电线路引入电源。其中输电线路可用∏形等值电路代替，变压器可用Γ形等值电路代替，如图3（b）所示

。

等效电路图

图3为一个变电所的等效电路，在进行有多个变电所的中压网络等效模型变换时，方法与此相同。从等效电路可以看出，系统综合功率因数计算主要包括：负荷有功、无功计算、变压器无功损耗计算、电缆线路无功计算。的充电无功计算和电缆损耗的有功、

3功率因数分析计算模型及方法

轨道交通供电系统变电所与线路、

负荷的简单关