三相平衡化原理和应用

3　电气化铁道牵引负荷的理想补偿网络

    牵引变电站（以Y／dn接线为例），接线如图4所示。
　　假定电源电压是平衡的，图4中Y_WU、Y_VW是复数且互不相等，设：

　　由图可以看出，三相负荷电流之间的相量关系应满足：
   

    首先从校正功率因数入手，在每一负荷导纳上并联一个等于负荷电纳负值的补偿电纳，使负荷导纳变成纯电导。即令：

B_WUR＝－B_WU
B_VWR＝－B_VW

B_WUR＝－B_WU
B_VWR＝－B_VW

    这样，负荷功率因数为1，但仍然是不平衡的，各相分别为纯电导G_WU、G_VW，按照单相电阻性负荷的平衡原理，对于U—W相电导G[FS:Page]_WU，在V—W相之间装设电感性电纳

    对于V—W相电导G_VW，在U—W相之间装设电容性电纳

    与功率因数校正电纳相结合，得到三相理想补偿网络如图5所示。　　

    因此，将一个理想的补偿网络与负荷相连就可以把任何不平衡的三相负荷变换成一个平衡的三相有功负荷，而不会改变电源和负荷间的有功功率交换。
　　以上补偿网络的关系式只适宜用来说明补偿原理，对于电气化铁道频繁波动的不对称负荷，要求用瞬时电压和电流求出所需的补偿电纳。

4　三相平衡化原理的实现

　　对于不对称负荷造成的电力系统三相电压的不对称，需要快速响应装置来调整。目前，常用可分相补偿的静止无功补偿装置（SVC）来实现。
　　SVC一般由并联电感和电容两个回路组成。其中感性回路为动态回路，其感性无功功率可连续分相调整，使得整个装置无功功率的大小和性质发生变化，分相控制的依据正是三相平衡原理。
　　目前，国内的SVC装置在冶金系统（如电弧炉）已得到了广泛的应用，并取得了良好的补偿效果。现在电气化铁道中的三相平衡问题主要通过系统换相和采用SCOTT变压器来改善，但上述方式对牵引臂上负荷的一致性有较高的要求，因此对于一般情况下的平衡效果不是很好。SVC装置在电气化铁道中应用的主要问题是资金问题，对于诸多的牵引站，选择理想的安装点是降低投资的一条途径。此外，降低投资有赖于SVC装置自身成本的降低，采用新的调感方式，研制新型的助磁式和磁阀式可控电抗器，简化控制和触发环节结构，对于降低装置成本将是一件非常有意义的工作。