特种电容器在新能源产业中应用（二）

1.2电力机车电容器

文献【2】中提出，用作铁路牵引的动力，早出现的是蒸汽机车，随后逐渐被内燃机车和电力机车（电气化铁路、高铁、城市轨道交通运行的是电力机车）所取代。大功率硅整流技术的出现，使电传动内燃机车和电力机车的传动型式从DC—DC传动，很自然地被更优越的AC—DC传动(交流发电机或交流供电→硅整流→直流电动机)所取代。但随着近年来电力电子器件的发展使变流技术领域产生了根本性的变革，大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管(GTO)的出现和微机控制技术等的发展，极大地促进了机车牵引技术的发展，使交流传动的优越性得以明显发挥。

自20世纪70年代以后出现的AC—DC—AC传动(交流发电机或交流供电→硅整流→逆变器→交流电动机)，即所谓的交流传动，又很自然地取代了AC—DC传动。

    目前电气化铁道使用单相供电方式为列车提供电能,使电力系统不可避免的产生了三相不平衡,并且我国目前运营的大部分机车采用AC-DC单相晶闸管半控整流制式,典型如SS4、SS8以及SS9型机车,本身就是一个谐波源,此外,电力机车在启动终止时对于电网来说属于大的冲击性负载,对于电气化轨道电网的电能质量,无功功率的平衡都有很大的影响。由于牵引变电所供电技术指标和经济性能均与无功、谐波和负序有关,建立有综合补偿作用的补偿装置就十分重要。其综合补偿作用应主要体现在:

    a、补偿无功,提高功率因数；b、降低负序；c、降低母线电压损失,提高网压水平；

d、降低牵引变压器功率损失和网损(降损),提高牵引变压器的容量利用率(增容),并由此提高运输供电能力等。我国电气化铁路牵引变电所无功补偿装置绝大部分采用并联电容器固定补偿模式。这种固定补偿装置由于采用分级补偿,牵引负荷的剧烈变化,便造成轻载无功的过补偿和重载无功的欠补偿,无法达到月平均功率因数0.90的国家标准,因而造成罚款,有的变电所罚款甚至达到百万之巨,增加运营成本。而且,这种补偿装置一般采用机械开关投切电容器,响应速度慢,无法满足对牵引负荷进行动态无功补偿的需要。为解决上述问题，SVG动态无功补偿装置可以较好的解决因系统无功功率波动问题带来的过补偿和欠补偿的问题,改善了电能质量；从经济角度讲,避免了牵引变电所每个月的巨额罚款,同时SVG本身具有滤除谐波的功能,节省了谐波治理装置的用地,减少牵引变电所占用土地面积。目前天津地铁供电系统、石太高速客运专线供电系统、包兰铁路万吨改造工程都采用了动态无功补偿的方法。

SVG具有优越的性能，是新世纪的环保节能型产品，它代表动态无功补偿装置的发展方向，尤其在电气化铁路、城市轨道交通、冶金、矿山等需要快速动态无功补偿领域有着无可比拟的优势，SVG动态无功补偿装置中需要重要的电力电子元件――SVG补偿、滤波电容器，将随着SVG无功补偿装置的迅猛发展，而快速增长。