采用磁控电抗器的静止型高压动态无功补偿装置
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摘要：文章在对10kV母线的电压起伏较为频繁的缘由进行深入探讨的同时，研制了110kV静止型高压动态无功补偿装置，并在深入了解了母线加装、并联可控电抗器的基础上，提出了Intel80C196KC单片机控制装置和保护装置的问题解决方案。
关键词：静止型高压动态无功补偿装置；充电功率；无功补偿；变电站；电力系统
中图分类号：TM761
文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2012）20-0111-02
目前，我国在无功补偿方面还存在很多的缺点和问题，有关专业人士也为此专门研制出了多种类型的新型无功补偿调节装置。其中主要包括：晶闸管控制电抗器、可控硅投切电容器等类型的装置。它们的性能也或多或少的有些差别。但是，笔者在研究这些新型的调节装置时，发现它们的目的都是一样的：稳定电网；制成电网电压；确保线路正常输电；调节电压；改进无功潮流。这五种功能使得国家电网的稳定性、安全性得到了保证。但是，为了国家电网发展得更好，一定要保证连续可调无功功率能够持续地提供。我们国家的各项政策也是从各个方面支持各个变电站装备上无功补偿装置。
就我国的现状来看，我们很少在110kV和以上的国家电网上有那种直挂式的无功补偿装置。我国多是采用低压侧的动态无功补偿装置来实现对这种类型电网的电压、无功的控制。但是，如果是用这种方式，就使得补偿的效果有所降低，并且也会使得损耗有所增加。除去这些因素，低侧压装置本身价格高昂、体积庞大、安装后的维修和检测费用高等缺点也使得这种装置目前在我国的市场很小。基于上述的基本情况，这种装置就更加不适合用在没有人员看守的变电站了。
笔者在前人研究成果的基础上分析了磁控电抗器的特性、工作原理，研制成功了新型的高压并联磁阀式电抗器的样机。有关的控制性装置也得到了开发，还认真分析了现场的运行情况。
1 磁控电抗器的工作原理及特性
1.1 工作原理
目前我国的磁控电抗器主要是三相融为一体的结构模式，两个工作铁心在每个相内都会有配置，直流的控制绕组以及交流的主绕组在每个工作铁心上都缠绕着。在同一个相中的这两个工作铁心柱的交流
的主绕组在进行并联后还可以接到大的电网上去。
1.2 特性
1.2.1 谐波特性
如果出现额定的饱和度达到2π的情况，那么在电抗器的容量调节范围中，和规定的标准电波值相比，3、5、7次谐波电流从电抗器注入到电网中的幅值要小很多。通过我们的仔细分析，得出了这样的结论：它们分别必须在6.46%、2.31%、1.35%的范围内。因为每次的最大谐波值是不会相交的，所以，我们能够得出的电流波变为畸形的可能性也会更小。
1.2.2 可控性
图1中显示的是：磁控电抗器输出的基波电流的标么值I1和控制电压的标度值Uk（基准值为额定直流控制电压）之间的关系曲线。从图中我们可以看出，控制特性的曲线是一种非线性的关系。
图 1 磁控电抗器的控制特性曲线图
1.3 变电站动态无功补偿原理分析
为了能够稳定变电站内的电压，对潮流界面的交换无功进行限制，我国的大部分变电站内部都配置了110kV磁控电抗器。安装了110kV的磁控电抗器，就等于是给系统注入了一个相比较而言非常灵活的电流源，而这个电流源我们一般会称之为感性电流源。在这个装置中，感性电流源的大小和等效电源内阻的压降的大小成正比关系，而接入点的电压则和它成反比关系。这就充分地说明了系统电压是会受到电抗器的电流影响的。
在负荷条件下，我们可以参照系统的无功、根据经验所得的具体数据、是否有调整电压的需求等情况，来有效地、协调地控制电容组、变压器的分接头和MCR。
而且这种装置可以采集到电流信号和系统的电压的实际数据情况，并且可以用信号处理传输到单片机的控制器中，系统可以以此来计算有功及无功功率。还可以依照检查的数据大小，使得系统和MCR之间做到科学的协调。而经过科学计算，控制信号会经由变压器直接传送。这种控制信号在到达现场之后，可以实现对MCR、电容器、变压器接头的有效控制，并且最终使得合理调节无功投入能够实现。
2 仿真技术
笔者为了证明这种类型的动态无功补偿装置的控制系统在无功的电压控制中是完全有效地，组建了一个变电站的仿真模型，在进行仿真试验的过程中，我们使用了负载变化的方法来模拟公共的连接点在无功电压状态下的波动情况，并在试验的基础上对电抗器的使用做了仿真性的分析。通过试验，我们发现在这之前的负荷波动，使得电压波动远远地超出了电压的规定标准，处在1.00s时就会自动地切换负荷，在2.00s的时候就会恢复，而在1.00～2.00s之间时就会出现电压忽然升高，增长的幅度有时能够达到3.5%；在安装之后，因为电抗器有实时的补偿作用，这样就会很明显地降低电压，并且这个时候它的响应时间也会变得更短，在过渡过程中，我们能够把电压降到标准水平。仿真技术试验的结果告诉我们，系统能够控制电压的变化并迅速地补偿无功等的优点，这就能够满足变电站在无功电压控制方面的需要。
3 结语
笔者通过对磁控电抗器运行一个月的数据统计发现，这种装置完全可以满足设计的要求，来保证整个系统能够稳定、顺利的运行。同时，笔者也得出了这样的结论：磁控电抗器可以保证系统有一个有效地无功电压的支持，这就能够保证各个点的电压的稳定。
同时，我们使用的控制策略非常合理且应用的软件也容易修改，非常灵活方便。
参考文献
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作者简介：于俊亦（1974-），男，山东桓台人，寿光巨能电气有限公司助理工程师，研究方向：成套电气设备。