磁控电抗器产品介绍

MSVC成套装置（磁控电抗器）

产品介绍

北京国能子金电气技术有限公司

前言..........................................................................................................1

一、MSVC成套装置概况........................................................................0

1.用途....................................................................................................0

2.特点....................................................................................................0

3.结构组成...........................................................................................0

4.成套装置的技术优势.......................................................................1

z 可靠性......................................................................................1

z 经济性......................................................................................1

z 安全性......................................................................................2

z 反应速度快..............................................................................2

z 综合优势..................................................................................2

5.几种典型的动态无功补偿技术的比较...........................................2

6.成套装置应用...................................................................................3

二、磁控电抗器技术原理介绍................................................................3

1.磁控电抗器本体原理说明...............................................................3

2.MCR控制器技术介绍......................................................................4

三、磁控电抗器式动态无功补偿(滤波)成套装置应用图片.................7

前言

电力系统的无功平衡对电网的安全经济运行和改善电能质量具有重要意义。在电网中存在大量的无功负荷和无功功率频繁变化的无功设备，特别是新能源的并网以及电力电子技术和装置在电网的广泛应用，电压无功问题更加突出。新型无功补偿装置的研制和应用已成为电力系统迫切需要研究和解决的重要关键技术课题之一。

目前，在变电站和用电系统中，解决电压和无功问题的传统方式主要是投切电容器组、电抗器和有载调压。电网中的无功和有功是不断变化的，特别是无功的变化直接影响电网电压和损耗，为了维持电压的稳定和降低损耗，需要根据电网无功的变化，分组投入或切除电容器组和电抗器，但这种调节是跳跃式的，不能平滑的调节无功。随着电网自动化、智能化水平的提高，特别是电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，静止无功补偿SVC（SVC：StaticVar Compensator）技术得到了迅速发展，SVC 的重要特性是能连续调节补偿装置的无功功率，且响应速度快。静止无功补偿装置典型代表是固定电容器+晶闸管控制电抗器（FC+TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）和磁控电抗器MCR。但由于晶闸管控制电抗器TCR（TCR：Thyristor ControlReactor）采用相控原理，故产生较大谐波，晶闸管投切电容器TSC（TSC：Thyristor SwitchCapacitor）只能分组投切，需和TCR 配合才能实现连续调节。新型磁控电抗器(MCR) 型SVC（简称MSVC）可以提供1～100%连续可调的无功功率，与电容器组合，就可以提供正负连续可调的无功功率，从而可以更精密、更快速地控制系统电压和无功，由于没有或极少有电容投切带来的冲击和涌流，所以能够大大提高装置的可靠性与寿命。

磁控电抗器（MCR）由于其制造工艺简单，成本低廉，容量连续可调，适用高电压，可直接用于不同电压等级的电网中，能够提高电网的输电能力，调整电网电压，补偿无功功率以及限制过电压，因此具有广阔的应用前景。我公司拥有目前国内最为成熟可靠的磁控电抗器设计制造技术，采用并联式漏磁自屏蔽磁路和自藕式直流助磁电路的设计和新型铁芯设计技术，解决了目前各类可控电抗器温升高、噪音大等问题。控制系统采用DSP和CPLD技术，使用瞬时无功算法和闭环控制算法，实现了磁控电抗器的最优控制。

智能电网以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础,利用先进的通信、信息和控制技术,构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的统一坚强智能化电网。传统的无功补偿采用的是开关控制电容器投切，机械开关的投切速度慢、调节不平滑，并且分级控制，对电容的冲击大，可靠性低。智能电网的建设和发展,对电网电压无功控制提出了更高的要求。新型磁控式可控电抗器应用于电网变电站电压、无功（谐波）综合控制，可以实现无功的平滑补偿和控制，反应快，调节精细，可以优化电网运行性能，提高电容器的运行可靠性和控制的自动化水平，是智能电网所需的自动化产品。新型磁控式可控电抗器所具有的平滑调节、自动化及适应性程度高的特点，不仅在技术上完全能满足电压、无功、谐波的控制，而且在经济性上占有绝对优势，完全适应智能电网发展的需要。新型磁控式可控电抗器可以广泛应用于电网变电站、风力发电系统、电气化铁路及地铁供电系统，用以改善电能质量。

一、MSVC成套装置概况

1.用途

磁控电抗器式动态无功补偿及谐波治理成套装置（简称MSVC），并联连接于额定电压为6 kV、10 kV、27.5 kV、35 kV、110 kV等交流电力系统中，用于改善系统的功率因数、调整电网电压、抑制谐波、降低线路损耗，提高电网的利用率。该装置是静止式动态无功补偿（SVC）的一种，可以提供正负连续可调的无功功率。该装置采用专利技术生产，可以精密地控制系统电压和无功，是现有无功补偿装置升级换代产品。

2.特点

该装置具有输出谐波小、功耗低、免维护、结构简单、可靠性高﹑价格低廉﹑占地面积小等显著优点，其内部为全静态结构，无运动部件，工作可靠性高，是理想的动态无功补偿、滤波和电压调节设备。由于没有或者极少有电容投切带来的冲击和涌流，可以大大提高装置的可靠性和寿命，可以对三相分别进行补偿，尤其适应于三相功率不平衡的情况。

3.结构组成

MSVC成套装置主要由开关柜、串联电抗器、并联电容器、并联电抗器、放电线圈、氧化锌避雷器、隔离开关、继电保护屏及控制屏等组成。一次系统由补偿滤波支路和磁控电抗器（简称MCR）并联支路组成，其中补偿滤波支路，经过隔离开关固定连接于母线上。通过调节磁控电抗器输出的感性无功功率，以此感性无功功率来中和电容器组的容性无功功率，从而实现无功功率的柔性补偿，其一次系统原理接线见下图。

图1：磁控电抗器系统应用接线图

4.成套装置的技术优势

z 可靠性

成套装置中的磁控电抗器在结构和工艺上，与电力变压器相似，性能稳定，产品寿命长，投运后免维护，过载能力强，不需要外接电源，完全由电抗器内部绕组来实现自动控制。通过控制晶闸管的导通角，可实现感性无功功率的连续可调，并且从最小容量到最大容量的过渡时间很短。

z 经济性

成套装置采用低电压控制，正常运行时无需承受高电压、大电流、采用自然冷却即可，不需要水冷却或大功率空调制冷。磁控电抗器结构简单，占地面积小，基础投资可大大压缩。MCR自身有功损耗低，仅为0.5～1.0%。相同容量装置的造价，MCR远小于

TCR。成套装置可以实现无人值守。

z 安全性

磁控电抗器（简称MCR）利用低压可控硅作为调节装置，不需要串、并联，承受电压只有总电压的1％～2％，可控硅不容易被击穿，运行稳定可靠。即使可控硅或二极管损坏，磁控电抗器也仅相当于一台空载变压器，不影响系统其他装置的运行。接入三相系统的MCR采用△连接，可控硅整流控制产生的谐波不流入外交流系统。磁控电抗器的磁通采用铁心闭合，不产生电磁污染。

z 反应速度快

装置的反应速度为20ms～300ms。举例来说，额定容量为3000kVar的磁控电抗器，紧急情况下可在20ms对信号作出反应，电力机车，煤矿的大功率提升电机，钢铁行业的中频加热炉，大型滚轧电机等均可满足要求。

z 综合优势

采用低电压可控硅控制，设备投资少，后期免维护。

在相同电压下可提高30%的输电容量，降低输电线路的损耗。

磁控电抗器结构简单，占地面积小，基础投资小，工程总造价降低。

磁控电抗器自身有功损耗低，仅为相控电抗器（简称TCR）的30%，平均为0.2%-0.5%，节能效果显著。

5.几种典型的动态无功补偿技术的比较

比较项目

投资 MCR型SVC 小

无级调节

运行方式

（连续）

可靠性免维护，使用

寿命25年

谐波水平

投切涌流 5次：≤1%,7次：≤0.5%无（连续）维护量大 5次:6.5%, 7次:3.7% 无（离散）维护量大（离散）维护量大 TCR型SVC 大无级调节开关投切小分级投切 TSC 大分级投切无 7倍以上小 0～7倍

有功损耗

占地面积

响应时间

过载能力

电磁污染

平均 0.5%--2.0% 为TCR的1/1020ms～300ms150% 平均1%--3% 很大，难布置 40ms 无辐射大量磁场，对人体有危害很小大 0.8S 无无小大 40ms 无无无

6.成套装置应用

（1）领域应用于动态无功补偿，比TSVC优势大；

（2）应用于自动消弧消谐，可以实现平滑调节；

（3）应用于电力系统过电压综合控制；

（4）应用于超高压/特高压电网，限制单相短路时的潜供电流。

二、磁控电抗器技术原理介绍

1.磁控电抗器本体原理说明

磁控电抗器是利用附加直流励磁磁化铁心，改变铁心磁导率，实现电抗值的连续可调，其内部为全静态结构，无运动部件，工作可靠性高。单相磁控电

抗器采用四柱铁心结构，在中间两工作铁心柱上分布着多个均匀气隙截面段，在电抗器的整个容量调节范围内，仅有非气隙段铁心磁路工作在饱和区，而有气隙段始终工作于未饱和线性区，其上套有线圈。

磁控电抗器原理接线图如图2所示。

图2 磁控电抗器原理接线图

在磁控电抗器的工作铁心柱上分别对称地绕有匝数为N/2的两个线圈，其上有抽头比为δ=N2/N1的抽头，它们之间接有可控硅T1、T2，不同铁心的上下两个主绕组交叉连接后并联至电源，续流二极管接在两个线圈的中间。

当电抗器绕组接至电源电压时, 在可控硅T1、T2两端感应出1%左右电源电压的电压。电源电压正半周触发导通可控硅T1，在回路中产生直流控制电流'"IK和IK

'"IK和IK；电源电压负半周期触发导通可控硅T2，在回路中形成直流控制电流。一个工频周期轮流导通T1和T2，产生的直流控制电流'"IK和IK，使电抗器工作铁心饱和，输出电流增加。磁控电抗器输出电流大小取决于晶闸管控制角α，α越小，产生的控制电流越强，从而电抗器工作铁心磁饱和程度越高，输出电流越大。因此，改变晶闸管控制角，可平滑调节电抗器容量。

2.MCR控制器技术介绍

MCR控制器是MCR无功补偿的核心所在，它的性能决定MCR能否最大限度发挥其潜在性能。这样就要求MCR控制器具有：（1）快速准确的电网无功采集计算能力；（2）高性能的闭环补偿跟踪能力；（3）精确的控制能力；（4）良好的电磁兼容性能。这一方面取决于所采用的技术路线，另一方面还取决于设计者

的技术能力和经验。

国内的控制器大多数是使用INTEL的16位单片机，应用直流采样的办法实现无功功率的获取，这种技术路线存在几个较大的问题：（1）单片机的速度慢，直接决定了无功功率的获取慢；（2）直流采样的方法采样精度差，很难获得较为精确的电网无功情况；（3）闭环跟踪慢。

为了克服这些缺点，我们采用了DSP+CPLD的技术路线。利用DSP的高速采集计算能力，进行无功功率的快速准确获取和快速闭环控制算法的实现。利用CPLD的良好控制能力进行MCR的快速、精确的无功控制。另外我们对控制器进行了专门的电磁兼容设计，保证了控制器能够在严酷的工业现场正常工作。我们的设计团队在高性能嵌入式控制系统方面有着丰富的经验，精通当前最先进的DSP应用技术、CPLD应用技术、电磁兼容技术。所有这些，保证了所设计的控制器在国内同行业处于最领先位置。

下面是控制器的原理框图：

图3： MCR控制器原理框图

三、磁控电抗器式动态无功补偿(滤波)成套装置应用图片

图4：磁控电抗器应用

图5：磁控电抗器生产

图6：磁控电抗器试验

图8：磁控电抗器运行

图9：磁控电抗器运行

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