黎 亮,冼建能,胡偉新,劉振添

(佛山供電局,廣東,528300)

1 磁控電抗器原理

2 最新產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)

2.1 響應(yīng)速度快（世界最高水平）

創(chuàng)新的快速磁翻轉(zhuǎn)技術(shù)使新一代磁閥式可控電抗器的響應(yīng)速度大幅度提高：空載到額定容量，或額定到空載容量過(guò)渡過(guò)程時(shí)間不大于20ms～60ms；（下圖為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試3000kVar/10kV 磁控電抗器電流響應(yīng)波形）

2.2 產(chǎn)生諧波極低（國(guó)際先進(jìn)水平）

獨(dú)創(chuàng)的優(yōu)化多級(jí)磁閥飽和技術(shù)，使可控電抗器整個(gè)連續(xù)容量調(diào)節(jié)范圍的總諧波含量不超過(guò)電抗器額定電流的1.8%；

2.3 損耗很小（國(guó)際先進(jìn)水平）

獨(dú)特的磁閥結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的制造工藝，使電抗器額定輸出容量下的有功損耗在0.5%（大容量）～1.2%（小容量）之間，平均運(yùn)行損耗為0.3%（大容量）～0.7%（小容量）之間；

2.4 噪音水平低（國(guó)際先進(jìn)水平）

10000kVar 以上容量產(chǎn)品不超過(guò)69 分貝，10000kVar 以下容量產(chǎn)品不超過(guò)63 分貝。

3 各級(jí)電網(wǎng)無(wú)功潮流連續(xù)平滑調(diào)節(jié)、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確可控，是智能電網(wǎng)基本特征之一

3.1 基于磁閥式可控電抗器的變電站電壓無(wú)功潮流綜合控制

110kV 和220kV 變電站的35kV 和（或）10kV 線路均裝設(shè)斷路器分組投切的并聯(lián)電力電容器組，其配合主變有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)，用以控制負(fù)荷側(cè)母線電壓在規(guī)定范圍內(nèi)，并且進(jìn)線功率因數(shù)盡可能接近1.0。但各變電站對(duì)主變有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)和電力電容器組的投切動(dòng)作次數(shù)有嚴(yán)格的限制。

將磁閥式可控電抗器與變電站已經(jīng)裝設(shè)的電力電容器組并聯(lián)，使之成為可快速平滑、連續(xù)調(diào)節(jié)的無(wú)功功率源，從而極大地改善系統(tǒng)無(wú)功和電壓調(diào)控能力，實(shí)時(shí)滿足變電站對(duì)無(wú)功控制的三大目標(biāo)：

A、保持變電所負(fù)荷側(cè)母線電壓在規(guī)定水平

B、使無(wú)功功率盡可能就地平衡，減少因遠(yuǎn)距離輸送無(wú)功功率而引起的網(wǎng)損。

C、實(shí)現(xiàn)逆調(diào)壓，即重負(fù)荷時(shí)，運(yùn)行電壓較高，輕負(fù)荷時(shí)，運(yùn)行電壓較低，以利于系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性并有效地降低網(wǎng)損。

3.2 局域電網(wǎng)分布式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和電壓調(diào)節(jié)——區(qū)域電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化控制

將現(xiàn)有開(kāi)關(guān)投切電容器組和變壓器有載調(diào)壓控制的無(wú)功電壓調(diào)節(jié)模式轉(zhuǎn)化為固定電容器組FC+磁閥式可控電抗器MCR 連續(xù)調(diào)節(jié)和變壓器有載調(diào)壓控制的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)無(wú)功電壓調(diào)節(jié)方式，配合區(qū)域電網(wǎng)分部無(wú)功的集中最優(yōu)潮流控制策略，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的高效輸電和高品質(zhì)供電。

某區(qū)域電網(wǎng)有220kV、110kV、35kV 及10kV 線路，線路輕載時(shí)無(wú)功過(guò)剩，節(jié)點(diǎn)電壓偏高。裝設(shè)普通并聯(lián)電抗器不能解決電壓調(diào)節(jié)問(wèn)題，并且由于無(wú)功潮流不能做到分層平衡與控制，增加了線路損耗和降低系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。在220kV、110kV、35kV 線路節(jié)點(diǎn)處裝設(shè)總?cè)萘繛?10MVar 的磁閥式可控電抗器，實(shí)現(xiàn)平滑的無(wú)功調(diào)節(jié)和電壓控制，不僅解決了線路輕載和重載情況下的電壓穩(wěn)定問(wèn)題，而且減少了11.3%的線路損耗。裝設(shè)可控電抗器補(bǔ)償系統(tǒng)的成本因減少線路損耗而回收的年限為2.5 年，如下圖1。

3.3 超/特高壓電網(wǎng)并聯(lián)動(dòng)態(tài)無(wú)級(jí)可控電抗器

在超/特高壓輸電線路中，直接并入磁閥式可控電抗器，實(shí)現(xiàn)無(wú)功的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，吸收線路充電功率、控制系統(tǒng)無(wú)功潮流、減少輸電損耗和穩(wěn)定線路電壓。

110kV 及以上電壓等級(jí)的磁控電抗器采用外勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，高壓線圈采用YO 接線，控制繞組采用雙三角形接線，結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行可靠，如下圖2。

所研制的110kV 連續(xù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功的磁閥式可控電抗器維護(hù)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良。經(jīng)在湖南懷化田家220kV 變電站兩年多的運(yùn)行表明，該裝置運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，大大改善了系統(tǒng)電壓質(zhì)量和無(wú)功分布，降低了系統(tǒng)損耗。研制的110kV 磁閥式可控電抗器動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的空白，整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在三相一體化鐵心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面達(dá)到世界領(lǐng)先水平，并榮獲2008 年度湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

4 用戶側(cè)msvc

用戶側(cè)基于QMCR 的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償與諧波抑制成套裝置

新型QMCR 型SVC 快速、有效地控制了電壓、無(wú)功、諧波三大指標(biāo)，極大地改善了供電質(zhì)量，提高了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，是我國(guó)電網(wǎng)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功調(diào)節(jié)技術(shù)的突破，其大面積推廣應(yīng)用有助于電網(wǎng)供電節(jié)能減排的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

圖3 msvc 結(jié)構(gòu)框架圖

4.1 冶煉等行業(yè)沖擊性大負(fù)荷的無(wú)功功率補(bǔ)償

在冶煉行業(yè)，電弧爐和軋鋼機(jī)是耗能大、對(duì)供電系統(tǒng)沖擊大的設(shè)備，特別是電弧爐作為非線性無(wú)規(guī)律負(fù)荷接入電網(wǎng)，導(dǎo)致電網(wǎng)嚴(yán)重三相不平衡，產(chǎn)生負(fù)序電流和高次諧波，使電壓畸變更趨復(fù)雜化，存在嚴(yán)重的電壓閃變，許多中小企業(yè)的功率因數(shù)只能達(dá)到0.7左右。軋鋼機(jī)及其他工業(yè)對(duì)稱負(fù)載，在工作中所產(chǎn)生的無(wú)功沖擊也會(huì)引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)使電氣設(shè)備不能正常工作，降低了生產(chǎn)效率。

4.2 分布式區(qū)域發(fā)電系統(tǒng)無(wú)功功率補(bǔ)償

典型的風(fēng)力發(fā)電廠機(jī)組都選用異步發(fā)電機(jī)，異步發(fā)電機(jī)的最大特點(diǎn)是需要從電網(wǎng)系統(tǒng)吸收相應(yīng)的無(wú)功功率才可向外輸出電能，即發(fā)電機(jī)的激勵(lì)無(wú)功電流以及定轉(zhuǎn)子漏抗消耗無(wú)功電流要由電網(wǎng)提供，或由電容器補(bǔ)償。若由電網(wǎng)提供，則使電網(wǎng)功率因數(shù)降低，導(dǎo)致電網(wǎng)損耗增大；若由電容器補(bǔ)償，則需增加無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，維持風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電能時(shí)的功率因數(shù)與電網(wǎng)相同，保持在理想功率因數(shù)狀態(tài)，需要大容量動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)功率因數(shù)。

MCR 型SVC，采用磁控電抗器與多組投切電容器組相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)大范圍動(dòng)態(tài)跟蹤無(wú)功補(bǔ)償，在負(fù)載變化、設(shè)備啟動(dòng)或切除的時(shí)候穩(wěn)定電壓，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。

4.3 礦井開(kāi)采系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償

礦山的提升機(jī)、大功率破碎機(jī)、空壓機(jī)，采油用的磕頭機(jī)，通信行業(yè)使用的大功率逆變電源等，消耗大量的無(wú)功電能，引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動(dòng)，使功率因數(shù)下降，傳動(dòng)裝置會(huì)產(chǎn)生有害高次諧波。

提升機(jī)起升下降的過(guò)程中，電壓閃變和電壓波動(dòng)非常明顯。對(duì)于功率因數(shù)低、大量電感性負(fù)載變化大，而對(duì)其他設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響的場(chǎng)合，磁控電抗器型SVC 能夠快速完成全部無(wú)功補(bǔ)償，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定電壓、提高負(fù)載能力、消除閃變波動(dòng)，有效消除諧波，節(jié)電效果非常顯著，經(jīng)濟(jì)效益極為可觀。

4.4 電氣化鐵路無(wú)功補(bǔ)償

電氣化鐵路的變配電系統(tǒng)比較大，負(fù)載變化頻繁，導(dǎo)致了電網(wǎng)中電壓降落和電壓閃變，功率因數(shù)低。應(yīng)用MCR 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)綜合進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償和濾波，能有效地解決牽引變電站功率因數(shù)低、諧波含量高、電壓波動(dòng)和閃變等問(wèn)題，減少了系統(tǒng)的損失，降低了維修費(fèi)用，提高系統(tǒng)帶負(fù)載的能力。

5 總結(jié)

MCR 技術(shù)是當(dāng)今世界級(jí)別的最先進(jìn)技術(shù)，廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)及相關(guān)行業(yè)，如動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償（SVC）、高壓電機(jī)軟啟動(dòng)、快速自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈、高速可調(diào)限流電抗器等裝置，具有快速響應(yīng)、適應(yīng)各種電壓等級(jí)、功耗低、占地面積小、無(wú)電磁輻射、低諧波、高可靠（免維護(hù)）等優(yōu)點(diǎn)。MCR 裝置應(yīng)用于輸電、供電系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)各級(jí)電網(wǎng)的無(wú)功功率自動(dòng)快速連續(xù)調(diào)節(jié)、穩(wěn)定電壓、降低輸電損耗、改善電能質(zhì)量。未來(lái)該技術(shù)必定繼續(xù)完善也將拓展出行業(yè)的另一片新天地。

[1] 劉振亞.特高壓交流輸電技術(shù)研究成果專輯（2005 年）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

[2] 田銘興,勵(lì)慶孚,王曙鴻；磁飽和式可控電抗器的等效物理模型及其數(shù)學(xué)模型[J]；電工技術(shù)學(xué)報(bào)；2002 年04 期

[3] 王慶杰；劉建飛；磁閥式可控電抗器在特高壓電網(wǎng)中的應(yīng)用與分析[A]；2007 中國(guó)繼電保護(hù)及自動(dòng)化行業(yè)年會(huì)論文集[C]；2007 年