2磁控式電抗器的結(jié)構(gòu)及工作原理
圖
1為磁控式電抗器的結(jié)構(gòu)原理圖，圖2為相應(yīng)的等效電路圖。從圖1中可以看出，磁控式電抗器的主鐵心分為兩半，面積各為Ab，長度為ｌ，并且每一半鐵芯都具有一長度為
l1的小截面段，其面積為
Ab1(Ab1<Ab)。兩個半鐵芯柱上分別對稱地繞有兩個匝數(shù)為
N/2的繞組（半鐵芯柱上的線圈總匝數(shù)為N）；每一半鐵芯柱的上下兩繞組各有一抽頭比為δ=N2/N(N=N1+N2)的抽頭，它們之間接有可控硅
K1、
K2；不同鐵芯的上下兩個繞組交叉連接后，并聯(lián)至電網(wǎng)
電源，續(xù)流二極管
D橫跨在交叉端點上。
圖
1磁控式電抗器的結(jié)構(gòu)原理圖
圖
2磁控式電抗器的等效電路圖
由電路圖
2可以看出，若K1、
K2都不導(dǎo)通，由于結(jié)構(gòu)的對稱性，電抗器與空載變壓器沒有差異。假設(shè)
電源電壓處于正半周，可控硅K1承受正向電壓，而K2承受反向電壓。若
K1被觸發(fā)導(dǎo)通（
a和b兩點等電位），電源電壓經(jīng)變比為δ的線圈自耦變壓后，由匝數(shù)為
N2線圈向電路提供直流控制電流，等效電路見圖
3(左)所示；若電源電壓處于負(fù)半周，當(dāng)K2導(dǎo)通時，同樣在回路中產(chǎn)生直流控制電流，且所產(chǎn)生的控制電流的方向與
K1導(dǎo)通時一樣，等效電路見圖
3（右）所示，即在電源的一個工頻周期內(nèi)，兩個可控硅的輪流導(dǎo)通起到了全波整流的作用，而續(xù)流二極管D起著續(xù)流的作用，利于可控硅的關(guān)斷。通過改變可控硅的觸發(fā)角就可以改變控制電流的大小，從而改變電抗器鐵心的磁飽和程度，平滑調(diào)節(jié)可控電抗器的電感量。
圖
3 K1、
K2輪流導(dǎo)通圖
3 磁控式動態(tài)無功補(bǔ)償原理
圖
4新橋變電站磁控式動態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)圖 QF—負(fù)載所需的沖擊無功負(fù)荷；QL—磁控電抗器產(chǎn)生的可調(diào)無功功率；
QC—濾波支路輸出的基波恒定無功功率；QS—從電網(wǎng)中輸入的無功功率.
由圖可知，該站的磁控式動態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)由磁控式電抗器（
MCR）和補(bǔ)償（濾波）支路組成。根據(jù)該站負(fù)荷的用電性質(zhì)，磁控式電抗器、5次、7次、11次兼高通補(bǔ)償（濾波）支路接在6KV母線III段上，3次補(bǔ)償（濾波）支路接在6KV母線IV段上，從而，構(gòu)成的補(bǔ)償系統(tǒng)對該站6KV母線進(jìn)行無功補(bǔ)償。通過調(diào)節(jié)磁控式電抗器的控制角大小，就可以改變電抗器無功功率QL的值，以補(bǔ)償負(fù)載無功功率的沖擊，如當(dāng)負(fù)載無功功率
QF（
QF=QF1+QF2）突然增大時，磁控式動態(tài)無功補(bǔ)償控制裝置對可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通角減小，使控制回路的電流增大，輸出的無功功率減小，這樣負(fù)載的無功功率的恒定部分由補(bǔ)償（濾波）支路補(bǔ)償，而變動部分由磁控式電抗器調(diào)節(jié)，以保證
6KV母線輸入的無功功率QS=QF+(QL-QC)保持恒定，從而，穩(wěn)定了系統(tǒng)電壓，減少了功率損耗，提高了功率因數(shù)，達(dá)到了動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/DIV>
MCR支路的電流中除了基波分量外，還有諧波分量，因而，在
6KV母線上裝有3次、5次、7次和11次兼高通的濾波支路，其作用是為MCR支路和負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流提供一個低阻抗通路，使諧波電流和電壓對供電系統(tǒng)的影響減少到最小。
4 裝置硬件控制系統(tǒng)
控制裝置原理框圖如圖5所示，各部分功能介紹如下：
4.1信號取樣部分
從2#變壓器6KV側(cè)（6301）、3#變壓器6KV側(cè)（6401）取電流信號，從III段PT柜（6302）取電壓信號，經(jīng)功率變送器計算出有功量和無功量，再送到CPU系統(tǒng)進(jìn)行處理。
4.2信號輸出部分
磁控式電抗器是通過改變可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通角來改變控制電流的大小，從而改變鐵芯的磁飽和度來平滑地調(diào)節(jié)可控電抗器的容量。在每個工頻周期，都必需發(fā)出觸發(fā)可控硅的脈沖，此時必需準(zhǔn)確確定時間基準(zhǔn)，所以，控制系統(tǒng)要取電壓同步信號，可在任何希望的時刻觸發(fā)晶閘管。為保證強(qiáng)電和弱電的分離，輸出信號經(jīng)光電隔離，再接入晶閘管。
圖
5 裝置硬件控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.3外部接口
采用人機(jī)接口，通過鍵盤，可手動調(diào)節(jié)可控硅的觸發(fā)角，也可顯示無功功率、有功功率、電流和電壓等值，不使用鍵盤時，可自動調(diào)節(jié)可控硅的觸發(fā)角。控制裝置有
RS232通訊接口，操作后臺可進(jìn)行實時監(jiān)控。
5 應(yīng)用效果
新橋變電站的磁控式動態(tài)無功補(bǔ)償裝置于2008年2月份底安裝調(diào)試完畢并投入運(yùn)行，至今運(yùn)行穩(wěn)定。投入運(yùn)行前后測試結(jié)果表明，以快速響應(yīng)的磁控式電抗器和補(bǔ)償（濾波）支路組成的補(bǔ)償元件，配以相應(yīng)的快速無功功率檢測環(huán)節(jié)組成的無功功率補(bǔ)償系統(tǒng)，可以保證補(bǔ)償?shù)目焖傩汀?zhǔn)確性和合理性，能夠快速補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率，使功率因數(shù)保持在0.90以上，而且也能滿足諧波抑制要求，很好地改善了供電質(zhì)量，提高了供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。這樣有力地保障了新橋變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高了供電的可靠性。
6 結(jié)束語
新橋變電站磁控式動態(tài)無功補(bǔ)償裝置（MSVC）的投運(yùn)，標(biāo)志了我們供電處對永城本部礦區(qū)變電站電能質(zhì)量的治理提高到一個新的階段，進(jìn)一步確保了礦區(qū)的供電安全。
參考文獻(xiàn)：
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[3] 磁控式動態(tài)無功補(bǔ)償裝置說明書 杭州銀湖電氣設(shè)備有限公司
