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随着国家基建板块的加速升级,城市轨道交通成为国家新基建的重要投资领域,占到了整个基建板块投资的20%以上。电能质量作为城市轨道交通供电系统的重要指标,直接关系到系统的稳定性,而城市轨道交通供电系统往往存在功率因数偏低的问题,影响系统电压和设备正常运行,甚至影响大电网运行。针对上述问题,本文从以下几个方面展开研究:(1)城市轨道交通供电系统功率因数偏低问题没有系统性结论,且其治理手段较为单一,本文对城市轨道交通供电系统无功问题展开研究。分析城市轨道交通供电系统组成,包括供电方式、外部电源、牵引供电系统和动力照明系统等;根据城市轨道供电系统负荷特性,得出城市轨道系统为不稳定负载;分别测试1号主变电站在不同时间段内的有功功率、无功功率、瞬时功率因数等参数,并对比其与同期开通的西安地铁线路的负荷特点,得到城市轨道交通供电系统无功功率因数偏低的问题所在。(2)为了解决该问题,提出优化线路、优化设备运行方式和设置无功补偿装置等三种无功问题解决方案。以变压器和输电线路作为研究对象,建立城市轨道供电系统无功等效电路模型,并给出了系统模型计算方程;计算1号主变电站在空载、轻载和满载情况下的无功功率,设计出优化线路、优化设备运行方式和设置无功补偿装置的问题解决方案;经过实际工程应用计算,得出设置SVG装置作为解决无功问题的主要方法。(3)改进设计针对城市轨道交通专用SVG电能综合治理装置。首先,分析SVG的工作原理、控制方法与控制系统的结构;其次,结合工程实际,改进设计城市轨道专用SVG控制柜和功率柜,采用分散、分层和分布式通讯网络配置,并优化其系统网络配置和监控系统界面。结果表明,SVG硬件系统性能和监控界面设计满足实际工程。(4)城市轨道交通供电系统没有具体的SVG试验操作流程,结合工程实际,本文设计出城市轨道交通供电系统专用SVG补偿试验方案。根据轨道交通线实际规章制度,完成了试验前主要的准备工作;其次,设计试验主接线图、试验项目等;对试验数据进行分析,并对比投入SVG前后的经济性,验证了SVG补偿方案的可行性,为有效解决电能质量中的无功问题、提高供电系统的可靠性提供了一种有效途径。结果表明,针对城市轨道供电系统所设计的SVG地铁电能综合治理装置可以根据实际负载的特点,自动调节输出无功功率的大小,改善城际轨道供电系统电能质量。