
于是补偿电流如下:
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其中
为正序无功补偿电流,
为负序补偿电流。
由序导纳矩阵[3]有:
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补偿后电压对称,于是
,(3)式变为
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由(4)式可以得出
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可证明若Y12为Y21的共轭负值,即
,且Y11=Y22则补偿阻抗由纯电抗构成。
补偿序阻抗如下:
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补偿相阻抗如下:

进行星三角变化,三角形补偿阻抗如下:

按(7)式确定的补偿阻抗是在补偿后要求电压
为零来完成的,这是为了简化,且按此确定的补偿器容量偏大,符合实际需要。实际上,运行时负序电压
不完全要求为零,由(3)式我们可得
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再加上
,Y11=Y22,这就在负序和无功不为零的情况下算出补偿阻抗;而其它许多补偿方法不能实现此要求。
2 结线方案构成
由(1)~(7)式所确定的每相补偿阻抗在满足
条件下都可由纯电抗构成。对于一个具体的牵引变电站根据不对称负荷变化情况,可得每相电抗的一般变化范围如下:
容性电抗-X1~-X2(单位:Ω),感性电抗X3~X4(单位:Ω) (8)
式中各限值Xi≥0(i=1,2,3,4).实现构造负序无功补偿器就是要选择每相可调电抗型式和确定各相电抗可调范围,即(8)式中各X的值。对这些不对称阻抗的补偿有多种实现型式,有些方法虽然在理论上比较成熟,但是在实现上比较困难,而且经济性能不好。而目前在经济性能上比较好,又容易实现的有下面三种型式。
1)晶闸管可控电抗器TCR和电容C并联;
2)晶闸管投切电容器TSC和固定电抗XL并联;
3)变耦式可控电抗和电容C串联;
它们的单相结线方案分别如下:
TCR和电容C并联TSC并联电抗器
变耦式可控电抗和电容C串联

图3 三种补偿方式单相结线方案
这三种结线方案的优缺点是:方案1)可以连续平滑调节,但产生谐波;方案2)分段调节但没有谐波,且装置容量和结线方案1)相当,但所需晶闸管容量大;方案3)虽然分级调节但无谐波。由此我们淘汰掉结线方案2).结线方案1)和3)的优选原则,在于使该方案的补偿装置容量为最小,比较如下。
2.1 TCR并联电容法
TCR并联电容装置其等效调节电纳:
BT=BC-BTR
式中BTR——TCR等效电纳的绝对值。
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式中δ——TCR晶闸管导通角。
TCR等效电纳最大绝对值为BTRmax=1/XL,电感导纳绝对值BL=1/XL=BTRmax.当δ在0~π间变化时,BTR在0~BTRmax间变化,与此同时BT在BC~(BC-BTRmax)间变化。对于由(8)式所确定的每相负荷不对称阻抗的导纳变化范围如下:
容性电纳1/X2~1/X1(单位:s),感性电纳-1/X4~-1/X3(单位:s) (9)
要使BT的调节范围满足此变化范围,应使
BC=1/X2,BC-BTRmax=-1/X3 (10)
由此可确定每相电容最大容纳和TCR电抗器的感性电纳。
此方案装置各相元件的最大容量确定原则如下(采用标幺值取SB=1 MVA,UB=27.5 kV):
SLmax=U2BTrmax [FS:PAGE]