文档介绍：浅谈MCR型SVC原理及其应用
荣信电力电子股份有限公司陈哲
摘要目前,无功补偿的主要装置是电容器、电抗器和少量的动态无功补偿装置。开关(断路器)投切电容器组的调节方式是离散的,不能取得理想的补偿效果。开关投切电容所造成的涌流和过电压对系统和设备本身都十分有害。现有静补装置如相控电抗器(TCR)型SVC不仅价格贵,而且占地面积大、结构复杂,有一定缺陷,大范围推广较为困难。国内的一些厂家自1998年开始研制新型磁控电抗器(MCR) 型SVC(简称MSVC),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,是理想的动态无功补偿和电压调节设备,MSVC作为平衡电压,无功补偿的生力军,在强势的TCR型SVC阵地里抢得一席之地。
关键词配电系统电能质量静止无功补偿装置(SVC) MSVC
1、引言 MSVC装置由补偿(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)支路经隔离开关固定接于母线,通过调节磁控电抗器的输出容量(感性无功),实现无功的柔性补偿。因与原各类补偿装置的主要区别在于磁控电抗器,故下面集中对磁控电抗器(MCR)作介绍。
图1 动态无功补偿装置(MSVC)一次系统图
2、磁控电抗器(MCR)
磁控电抗器采用直流助磁原理,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,连续性好。
图2 单相磁控电抗器铁心、线圈示意图
当磁控电抗器采用小截面铁心和极限磁饱和技术,单相四柱铁心结构电抗器结构如图2所示,在中间套有线圈的两工作铁心柱上分布着多个小截面段,在电抗器的整个容量调节范围内,
大截面段始终工作于未饱和线性区,仅有小截面段铁心磁路饱和,且饱和的程度很高。
图3为铁心理想磁化曲线示意图,曲线中间部分为未饱和线性区,左、右两边为极限饱和线性区。若使电抗器工作在极限饱和线性区,不仅可以减小谐波含量,同时亦能大幅降低铁心磁滞损耗,电抗器铁损控制在理想状态。
图3 铁心磁饱和特性
磁控电抗器控制原理接线图如图4所示。在磁控电抗器的工作铁心柱上分别对称地绕有两个线圈,其上有抽头,它们之间接有可控硅、,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。
图4 磁控电抗器原理接线图
当磁控电抗器主绕组接至电源电压时, 在可控硅两端感应出1% 左右的系统电压。在电源电压正半周触发导通可控硅,形成图5(a)所示的等效电路,在回路中产生直流控制电流;在电源电压负半周触发导通可控硅
,形成图5(b)所示的等效电路,在回路中产生直流控制电流。两个可控硅在一个工频周期轮流触发导通,产生的直流控制电流,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可控硅控制角,控制角越小,产生的控制电流越强,从而电抗器工作铁心磁饱和度越高,输出电流越大。因此,改变可控硅控制角,可平滑调节电抗器容量。由上分析可知, 磁控电抗器具有自耦励磁功能,省去了单独的直流控制电源。
(a) (b)
图5 可控硅导通等效电路
磁控电抗器产生的谐波比相控电抗器(TCR)小50%。如图6所示,图中横坐标为电抗器输出基波电流标幺值,基准值为额定基波电流,纵坐标为电抗器产生谐波电流标幺值,基准值为额定基波电流。可见最大3次谐波电流为额定基波电流的7%左右,%左右。
图6磁控电抗器谐波电流分布
伏安特性
磁控电抗器伏安特性如图7所示,可见,在一定控制导通角(等于180度-触发角)下,磁控电抗器伏安特性近似线性。
图7磁控电抗器伏安特性
磁控电抗器控制特性图8所示,图中横坐标为可控硅控制角度,纵坐标为电抗器在额定电压下的基波电流幅值标幺值,基准值为额定基波电流幅值。由图可见,磁控电抗器输出电流(容量)随控制角增加而减少。
图8 磁控电抗器控制特性
响应时间
图9示出磁控电抗器5%抽取比时,从空载到额定或从额定到空载容量的电流过渡过程波形,。
图9 磁控电抗器调节过渡过程波形
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可靠性
,完全由电抗器的内部绕组来实现自动控制
. 通过控制可控硅的控制角进行自动控制,可实现连续可调,并且从最小容量到最大容量的过渡时间很短,因此可以真正实现柔性补偿。
. 网侧绕组不需要抽头,所有绕组的联接也很简单,保证高压或特高压磁控电抗器的可靠性。
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