變電站的無功裝備水平，一方面決定了用戶的用電質(zhì)量，另一方面決定了輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定與經(jīng)濟運行，是電網(wǎng)電壓無功管理中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。高品質(zhì)變電站電壓無功控制，對提高電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定能力，改善供電質(zhì)量，減少無功流動，降低線路損耗具有重要意義。

 

    動態(tài)無功補償設(shè)備

 

    應(yīng)用背景

 

    一是變電站電容器組的投切方式大多為手動投切。如果根據(jù)“任何時刻不過補”的原則手動投入電容器，會導(dǎo)致大量的電容器在變電站里被閑置，使設(shè)備利用率降

 

    低。為避免上述情況，有的變電站根據(jù)負荷的需要改動電容器組內(nèi)投入電容器的數(shù)量。但這樣又改變了串聯(lián)電抗器與電容器的比例，存在諧振的危險，技術(shù)上也存在

 

    隱患。

 

    二是即使安裝了電壓無功調(diào)整裝置的變電站，頻繁投切也會帶來相當(dāng)嚴重的隱患。由于投切機構(gòu)為接觸器或斷路器，無法適應(yīng)不斷變化的無功負荷的需要，因此頻繁投切很容易對電網(wǎng)造成沖擊，致使電容器接觸器與斷路器損壞。

 

    為確保任何時刻變電站的無功控制都處于最佳狀態(tài)，變電站需要一種具有動態(tài)、連續(xù)調(diào)節(jié)能力的無功調(diào)節(jié)手段，磁控電抗器(MCR)因此得到應(yīng)用。

 

    MCR技術(shù)原理

 

    MCR源自磁放大器以及傳統(tǒng)飽和電抗器。但是這兩種產(chǎn)品響應(yīng)速度慢、損耗大、噪音大、諧波大，長期以來沒有得到廣泛應(yīng)用。“磁閥”概念的提出，大大改善了飽和電抗器在損耗、噪音以及諧波等方面的性能，為飽和電抗器性能上的突破奠定了基礎(chǔ);而控制技術(shù)與電力電子在飽和電抗器中的創(chuàng)新應(yīng)用，更是從根本上改變了傳統(tǒng)飽和電抗器響應(yīng)速度慢和控制難度高的缺點。一種高度可靠、更低損耗、更低諧波、更小占地面積、更易維護且基本免維護的高低壓動態(tài)無功補償裝置MCR，為廣大用戶提高功率因數(shù)、改善電能質(zhì)量、提高自動運行水平，提供了全新的選擇。

 

    MCR由一個四柱鐵芯和繞組組成，中間兩個鐵芯柱為工作鐵芯。由于可控硅接于控制繞組上，其電壓很低，約為系統(tǒng)額定電壓的1%左右，從而大大提高了運行可靠性。當(dāng)工作繞組兩端接上交流電壓時，控制繞組就會感應(yīng)出相應(yīng)的電壓。以控制繞組的匝數(shù)為工作繞組的1%計，可控硅T1和T2上的電壓僅為工作電壓的1%，通過控制T1、T2的觸發(fā)角即可控制直流激磁。觸發(fā)角越小，鐵芯飽和度越高，電抗器的感抗越小。因此，只要控制T1和T2的觸發(fā)角大小，就可以平滑地調(diào)節(jié)MCR的容量。此外，MCR具有自耦勵磁功能，省去了單獨的直流控制源。MCR的另一特點，是小截面鐵芯處于極限飽和狀態(tài)，而其他鐵芯則處于不飽和狀態(tài)，這就降低了有功損耗，降低了諧波含量，噪聲也變得較小。

 

    MCR應(yīng)用實例

 

    將MCR技術(shù)用于變電站的無功補償系統(tǒng)，將使變電站的無功裝備水平產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，大幅提高變電站無功補償精度和快速調(diào)節(jié)能力。MCR技術(shù)在實現(xiàn)高功率因數(shù)的同時，使變電站的無功調(diào)節(jié)從手動、分級、有觸點的調(diào)節(jié)方式升級為自動、連續(xù)、無觸點的調(diào)節(jié)方式，避免了電容器投切動作，有效改善了電壓質(zhì)量，大幅降低了有載調(diào)壓開關(guān)的動作次數(shù)，使現(xiàn)有電容器得到了最大限度利用，延長了設(shè)備壽命，進而提高電網(wǎng)的安全運行水平。

 

    臨朐縣供電公司楊善變電站安裝MCR之前，電容器組容量為1500千乏，但為了避免過補，平時只投入900千乏的容量，電容器容量利用率僅為60%，平均功率因數(shù)僅為0.92~0.93。而且由于是通過拆除一些電容器組的熔斷器的方式實現(xiàn)手動調(diào)節(jié)，電抗器與電容器的配比發(fā)生了變化，存在諧振隱患。安裝了600千乏的MCR后，功率因數(shù)達到0.97~1.0，電容器容量利用率100%，全部調(diào)節(jié)自動進行，徹底避免過補，減少了600千乏的無功容量傳輸，降低了線損。電壓質(zhì)量提高，電網(wǎng)的動態(tài)無功儲備增加，電網(wǎng)安全運行水平提高。

 

    在將MCR安裝到變電站時(如圖)，變電站原有的電容器組不需作任何改造，MCR與電容器組共用斷路器。

 

    改造35千伏楊善變電站無功補償時，安裝了PDWG-MCR-600型無功補償裝置，功率因數(shù)由0.93提高到0.98，10千伏母線電壓合格率由97.94%提高到98.01%。隨著功率因數(shù)的提高，無功電流逐漸減小，變壓器銅耗因此降低，同時線路損耗也隨之降低。降損電量包括變壓器銅耗降損電量和高壓側(cè)線路降損電量。

 

    通過補償前后的運行數(shù)據(jù)對比(見表)，在楊善站現(xiàn)有負荷狀況基礎(chǔ)上，安裝該裝置每年直接收益達到14334元。

 

    通過給楊善變電站安裝MCR型無功補償裝置，驗證了該裝置具有運行可靠、安裝與維護便利、具有動態(tài)連續(xù)控制無功的優(yōu)勢，在變電站補償、線路補償、低壓配變補償?shù)确矫婢〉昧死硐胄ЧCR型無功補償裝置的使用，可以大幅降低有載調(diào)壓開關(guān)、電容器投切開關(guān)動作次數(shù)，避免了電容器組頻繁的投切動作，提高了電網(wǎng)的運行可靠性。

 

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