基于磁控电抗器的变电站无功电压控制

余豪华

【摘要】本文结合变电站实际运行情况，将电压作为主要的控制目标，设计研发了一种无功电压控制装置，能够有效的满足当前变电站运行环境需求，并快速响应系统电压无功需求，促进系统电压质量的改善，仅供相关人员参考。

【关键词】磁控电抗器；变电站；无功电压控制；电压质量

变电站无功电压控制能够在保证电网稳定性的基础上，为电网枢纽点提供无汞电压支撑，一定程度上提高线路输电能力，并合理降低线损，从而积极优化无功潮流。当前无功补偿开关装置中，以开关切投的电容器以及固定电抗器和少量的动态无功补偿装置为主体，通过对变电站复合系统的优化，来实现对电压波动的抑制，从而切实提高变电站运行的稳定性和可靠性。磁控电抗器（MCR）的形成和有效应用，一定程度上缓解了晶闸管控制电抗器TCR型静止无功补偿器的结构复杂、维修费用高以及可靠性差等问题，不断改善谐波、损耗以及响应速度等方面的不足，为高压和插高压电网动态无功补偿装置的未来发展指明了方向。

1、MCR概述

1.1MCR的结构及工作原理分析

MCR以三相一体为主要结构，其中每相有两个工作铁心，每个工作铁心上分布着交流主线组和直流控制线圈，三相呈星型连接，并将中心点接地，以保证MCR结构的合理性。MCR结构简化图见图1，可以发现三相控制线圈成双三角形形状，以顶点为主体引出直流控制端，沿工作铁心布置小截面段，并对极限磁饱和技术进行合理应用，可以促使其进入饱和状态，并保持大截面处与不饱和状态，在很大程度上降低了电抗器谐波和有功损耗，切实保证主铁心磁阀式结构的可靠性。

在对绕组异名端进行控制的过程中，应当确保其与整流器输出测的接入保持同步状态，进而通过整流器所输出的直流控制电流来对铁心进行磁的调节，进而确保铁心磁的饱和度满足变电站无功电压控制的实际效果。就宏观层面来看，MCR的容量与铁心的饱和度之间存在着密切的联系，由于直流控制电压与铁心磁饱和度之间存在着正比例关系，因此应当积极采取有效措施来对直流控制电压进行调整，即可控MCR的输出电流的调整，切实保证电抗器容量的平滑调节，促进变电站无功电压控制效率的提升。

相关工作人员应当注意的是，直流控制电流的接入，能够促使可控电抗器中小截面段铁心趋向于饱和状态，并且铁心的磁饱和度会随着电抗器直流控制电流的加大而提高，并且可控电抗器的电感值与MCR容量之间存在着反比例关系，可控电抗器的电感值越小，则MCR的实际容量越大。

1.2MCR的谐波特性

单级磁饱和电抗器极易受到不同磁饱和度状态下的基波和谐波电流的影响，而导致标幺值不同，在经过研究人员的精准计算后，可以得出基波与各次谐波电流标幺值与基波电流标幺值变化的曲线图见图2，其中ih为谐波电流，i为基波电流。通过对图2进行观察和研究可以发现，3次谐波含量的最大值在6.9%左右，5次谐波含量的最大值在2.5%左右，7次谐波含量为1.3%左右，在谐波电流中，主要以3次谐波含量为主，并且控制绕组主要以三角形作为接线方式，3次谐波不会在主绕组中出现，从而有效的减小谐波含量。

2、MCR动态无功补偿原理

在变电站内安装110kVV可控电抗器，能够最大化的保证变电站内部电压的稳定性，并对潮流截面的交换无功进行科学化控制，MCR接入系统的原理接线图见图3。就当前变电站无功电压控制的实际情况来看，在当前负荷水平下，能够结合系统内部无功情况和电压调整需求来进行系统化分析，进而结合以往控制经验来对变电站电压各项数据进行科学化分析，进而在遵循MCR动态无功补偿原理的基础上，促进其与电容器组合变压器分接头的有机协调，促进变电站无功电压控制质量和效率的提升。

通过MCR的有效应用，在对电压和电流数据信号进行科学化控制的基础上，对多元化的数据信息进行实时采集，并对信号进行适度调理，并将调理后的信号发送至单片机控制其中，对变电站电压系统的功率情况进行明确，针对有功和无功情况进行及时调整，结合实际见测量来对磁控电抗器的实际电抗大小情况来进行适度调整。与此同时，结合控制信号的实际情况，积极建立具有高度适宜性的控制方案，来对变电站电压信号进行合理化控制，以脉冲变压器作为传输设备，实现控制信号的稳定传输，并对变压器分接头进行调整，并对MCR的触发角进行把握和控制，促进变电站电压调节的科学性和合理性，從而推进变电站的稳定高效运行。

3、仿真研究

为验证该动态无功补偿装置及其控制系统对无功电压控制的有效性，建立了变电站仿真模型，仿真过程中通过负载变化和无功负荷的投切来模拟公共连接点无功电压的波动现象，对电抗器投入情况进行了仿真分析。

安装电抗器后，由于电抗器的实时补偿作用，明显降低了电压，且响应时间极短，可将电压降低到允许电压水平。由于负荷的突变，引起了电网电压升高，所研制的控制系统投运后，系统快速补偿突变的无功量，改善了电网电压质量。仿真结果表明，系统具有抑制电压波动，快速补偿无功的特点，满足变电站无功电压控制的需要。

4、结束语

就宏观层面来看，基于磁控电抗器的变电站无功电压控制具有一定的合理性，其应用装置在满足变电站设计要求的基础上，促进电力系统的稳定高效运行。变电站新型无功补偿装置能够有效的对变电站电压进行跟踪，并与系统电压无功需求保持密切的联系和高度的响应，从而对变电站高压测电压过高问题进行有效的解决，确保在多元化的运行工况下，能够为变电站提供稳定可靠的无功和电压支撑。

参考文献

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