磁阀电抗器应用
电力系统宜用磁阀式可控电抗器进行无功调节
１ ． ８
第
３ ２ ２ １ ０
期
电力电容器与无功补偿
Ｐ ｗ ｒＣ ｐ ｃ ｔｒ＆ Ｒｅ ｃｉ ｅ Ｐ ｗｅ ｏ ｅ ｓ ｔ ｎ ｏ ｅ ａ ａ ｉ ｏ ａ ｔ ｏ ｒＣ ｍｐ ｎ ａ ｉ ｖ ｏ
Ｖ０ ． ２ Ｎ ． １３ ｏ ３
Ｊｎ２ １ ｕ ．０１
电力 系统 宜 用 磁 阀式 可 控 电抗 器 进 行 无功 调 节
Ｋｅ ｗ ｒ ｓｍ ｇ ｅ ｃｖ ｖ ｏ ｔ ｌ ｂｅｒ ｃ ｒ ＭＣ ； ｔ ｉ ｖｒ ｏ ｐ ｎａｏ Ｓ Ｃ ； ｄｕｔ ｅ ｔ ｙ ｏ ｄ ： ａｎ ｔ ａ ｅ ｎ ｏ ａ ｌ ｅ ｔ （ Ｒ） ｓ ｔ ａ ｍ ｅ ｓｔ ｉ ｌ ｃ ｒｌ ａ ｏ ａｃ ｃ ｒ（ Ｖ ） ａｊｓ ｎ； ｍ
Ｐ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ｓ Ｍ ａ ｎ ｔ ｌ ｅ Ｃｏ ｔ ｏｌ ｂ ｅ Ｒｅ ｃ ｏ ｏ ａ ｔ ｅ Ｐ ｗｅ ｇ ｌ ｔ ｎ ｏ ｒ Ｓ ｓ ｅ ｇ ｅ ｉ Ｖａ ｖ ｎ ｒ ｌ ｌ ａ ｔ ｒ ｆ ｒ Ｒｅ ｃ ｉ ｏ ｒபைடு நூலகம்Ｒｅ ｕ ａ ｉ ｃ ａ ｖ ｏ
Ｔ ｉ ＡＯ Ｍｅ ，ＪＡＮＧ Ｊ ｎ ｘａ ｇ ，ＧＥ Ｍｉ Ｉ Ｉ ｕ —ｉｎ ｎ ，ＪＡＮＧ Ｗ ｅ —ｈ ｎ ４ ｎ ｓ ｅ ｇ
ｒ ａ ｔｖ ｕｐ ａ ｃ ｔ ｅ ｃｉ ｅ ｏ ｔｕｔｃ ｐａ ｉ ｙ
０ 引言
电压质 量是 电能 质 量 的重 要 指 标 之 ～ ， 电力 系统 的无功 补偿 和无 功平 衡是保 证 电压 质量 的基 本条 件 ， 对保 证 电力 系统 的安 全 稳 定 与经 济 运 行 起 着重 要 的作 用 。加 强 电力 系统无 功管 理可 以稳
ｑ ａ ｉ ｆｎ ｔ ｒ ｏ ｔｇ ｎ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｌ ｅ ｌ ｓ ｎ ｈ Ｒ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ａ ｐ ｉｄ ｇ ａ ｕ ｌ ． ｕ ｔ ｏ ｅｗｏ ｋ ｖ ｌ ｅ ａ ｄ ｒ ｄ ｃ ｈ ｉ ｏ ｓａ ｄ ｔ ｅ ＭＣ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｓ ｐ ｌ ｒ ｄ ａｌ ｌ ｙ ａ ｎ ｅ ｙ
干式磁阀式可控电抗器的设计与铁耗计算
干式磁阀式可控电抗器的设计与铁耗计算
电力在传输过程中,尤其是高压输电,无功功率的平衡是很重要的问题,对电网和设备的安全有重要的意义。
在众多的无功补偿设备中,磁阀式可控电抗器(MCR)通过改变铁心磁阀处的饱和度来平滑调节等效电抗值,其结构新颖,维修简单,成本低廉,可靠性高且调节范围宽,从而得到了很大的应用。
首先,从铁心材料的磁特性入手,分析了磁阀式电抗器的结构、工作原理、工作状态及相应的电磁方程,并根据简化的数学模型,得出等效电路,并在
Matlab/Simulink中搭建模型对220V,600VA的电抗器仿真分析,并针对提高电抗器的响应速度提出几种方案。
其次,给出了电抗器的设计计算公式,包括铁心直径、绕组计算等,针对多阶式磁阀,以截面之间不同饱和度为基础,导出了电抗器基波和谐波电流的计算公式,通过仿真可以优化磁阀结构尺寸。
接下来,采用了MATLAB GUI工具开发了磁阀式电抗器的设计软件,将参数输入、计算、仿真结合于一体,显示不同参数下的工作电流情况,并运用软件得到了10kV,500kVA磁阀电抗器的设计结果。
最后,简要介绍了MagNet软件,并在MagNet 下建立了磁阀式电抗器的磁场模型,分析了在不同工况下的磁场分布和工作电流,其结果与在Simulink下的仿真对比,验证模型的正确性。
以磁场分析为基础,得到了电抗器在传统理论下的计算模型和基于
Bertotti分立铁耗计算模型下的空载和额定铁耗,并基于MagNet的参数化,对磁阀结构饱和时的边缘效应进行分析和优化设计。
电流磁效应的应用
电流磁效应的应用
输出：
电流磁效应的应用有：
1. 电动机：用于利用电动力来驱动机械运动。
2. 磁铁电容：用于电流感应，可以检测电流变化。
3. 电磁阀：用于通过控制电场影响流体流动，以达到调节和控制的目的。
4. 放大器：用于将输入信号放大后输出，以增强信号的强度。
5. 电磁制动器：用于调节机械运动的速度，实现机械设备控制和调节。
6. 电磁继电器：用于控制或操作电器的运行开关。
7. 电抗器：用于限制电路中流动的电流，并用于抵抗瞬变性电流。
8. 电磁感应机：用于检测物体或电磁场的变化。
9. 磁力笔：用于输入信息，比如写字、绘图等。
10. 无线电接收/发射：利用磁效应技术发射和接收无线电能量。
磁控电抗器在高速铁路10kV配电所中的应用
器 ） 另一 种是 由外部直 流 电源提 供 （ ， 外励磁 式磁控
电抗器 ） 由于 自励 磁式磁 控 电抗 器成本 低 ， 作灵 ， 操
活方便 ， 自励 磁 式磁控 电抗器 比外励磁 式磁控 电 故
抗 器应 用更 为广泛 。 自励 磁 式磁控 电抗 器具有 对称 的磁路 结构 ，４
磁 控 电抗 器 在 高速 铁 路 １ ｋ ０Ｖ配 电所 中 的 应用
熊
伟
磁控 电抗器在 高速铁路 １ｋ ０ Ｖ配 电所 中的应用
熊 伟
（ 中铁第四勘察 设计院集 团有限公司电化处 武汉 ４０６） ３０ ３
【 摘
要 】 详 细 阐述 了磁控 电抗 器的工作原 理 ， 析 了磁 控 电抗 器 的优 点 ， 绍 了高速 铁路 中常用 的无功 分 介
压， ４个抽 头 电压６ 亦为正 极性 ， 若 被触 发导通 ，
Ｒ ＩＷ Ａ ＵＲ Ｅ ＮＤ Ｄ ＳＧ Ａ Ｌ ＹＳ Ｖ ＹＡ Ｅ Ｉ
铁 道勘 测 与设 计
：１ ）■团■ ０ （ １３
邋 、 勘测与 设计 ． Ｉ 厶
电源 电压经变 比为８ 的绕组 自耦变压后 ， 图 ２ａ所 在 （）
个铁 芯柱 中两边 的 ２个起 导磁 作用 ， 中间 的 ２个铁 芯柱相 当 于单相 电抗 器 的分裂铁 芯柱 ， 外部 套有 ４ 个绕组 ， 每个 铁芯柱 的上绕 组 的下部和 下绕组 的上
部均设 置有抽 头 ， 头匝数 比为６ 每柱 上 、 抽 ， 下两个
电系统 的可 靠性 ， 于 高速 铁路 而 言 ， 是 一种 潜 对 这 在 的威胁 。因此 ，如 何 减少 电缆 线 路 中容性 无 功 功率 从而 提 高功 率 因数 的 问题 已引起 各 设计 单 位
基于磁阀式可控电抗器的高压软起动系统在油田钻井中的应用
基 于 磁 阀式 可 控 电抗 器 的 高 压 软 起 动 系 统 在 油 田钻 井 中 的应 用
曾洪 斌 ，裴 斐 ，杨 元 东 ， 罗晓 丽
（ １ ． 大 庆 钻 探 工 程 公 司 钻 井 二 公 司 ， 黑龙 江 大 庆 １ ６ ３ ０ ０ ０ ；２ ． 大 庆 钻 探 工 程 公 司钻 井 工程 技 术 研 究 院 ，黑 龙 江 大 庆 １ ６ ３ ０ ０ ０ ）
１油 田钻井中软起 动的必要性
大 庆 油 田配 套 钻机 多 为 钻 深 ３ ０ ０ ０ ｍ的 Ｚ Ｊ ３ Ｏ型钻 机 ，
图１ 异 步 电机 等 效 原理 图
其它软起动系统 ，如 自 耦变压器降压起动不能全范围
改 变 起动 电压 ，液 电阻式 对 环 境要 求 高 ，变 频 器 软 起 动 造
控电抗器（ 以下称电抗器） 原理接线如 图 ２ 所示 ，电抗器磁
路 系统 主铁 心分 为两 部 分 ，分 别对 称绕 有 匝数 为 Ｎ／ ２的 ２
（ ２ ） 个线 圈
，
其抽 头 比为 一 ｍｋ
，
它们 间接 有可控 硅 Ｔ １ 、
电机 起 动 电 流为 ：
Ｔ ２ ，不 同铁 心 的上 下 ２ 个 主绕 组 交叉 连 接 ，续 流 二 极 管 Ｄ
电机 技 术
…
… 一 ］ 一 ．
蔓制电路一 ＿ ▲ … …
图 ２ 单相磁 阀式可控 电抗器的原理接线图
卤 由
图 ３ 基于磁 阀式可控 电抗器的高压 电机软起动系统 结构 图
２ ． ２ 磁 阀式 可控 电抗器 的工 作特性
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ８ — １ ４
作者简介 ： 曾洪斌（ １ ９ ６ ６ 一 ） ， 信 息工程 工程师 ， 从事信 息化 管理 工作 ； 罗晓丽 （ １ ９ ６ ９ 一 ） ， 工程硕 士 ， 高级 电 气工程 师， 从 事 电气设备技 术管
磁阀式可控电抗器磁阀特性及其局部过热问题分析
磁阀式可控电抗器磁阀特性及其局部过热问题分析摘要：目前，我国的经济在迅猛的发展，社会在不断的进步，本文结合磁阀式可控电抗器（magnetic⁃valvecontrolledreactance，MCR）在区域电网中的实际工程应用，对MCR铁芯的特殊磁阀结构及其局部过热问题进行了理论分析和案例解析，指出了MCR磁阀局部过热问题的存在及其影响。
在此基础上，进一步梳理了当前针对MCR所开展的运维检修工作及标准规范，并归纳和总结了其中所存在的问题与不足。
最后，本文针对MCR提出了检测磁阀温度状态信息的需求和开展MCR内部铁芯磁阀在线测温技术应用的建议，以进一步提升MCR设备状态评价技术的有效性、提高MCR的运维检修水平以及MCR设备的运行可靠性。
关键词：磁阀式可控电抗器；磁阀结构；局部过热；磁阀在线测温引言随着电力电子技术和无功补偿技术的发展，电网运行的稳定性、安全性和可靠性越来越引起电力行业的重视，而无功功率的平衡是其中的中心议题，新型无功补偿装置的研制和应用也成为当前电力系统需要解决的重大课题。
磁阀式可控电抗器作为新型的无功补偿装置，在电力系统的各个方面都得到了快速的发展与应用，特别是在风电系统电压稳定、变电站无功补偿和高电压线路等领域已显现出经济、可靠的巨大优势。
本文以磁阀式可控电抗器为对象，研究其电磁特性。
1 磁阀式可控电抗器的参数设计2 MCR运行异常案例分析2.1 系统接入环境说明2015年1月30日，某220kV变电站投运了2组MCR，变电站220kV高压侧采用双母线接线，中压侧110kV也为双母线接线，而低压侧35kV采用了单母分段接线方式。
2组MCR分别接入35kV侧I、II段母线上，并与同段母线上原有安装的2组电容器组构成MSVC动态无功补偿装置，在实现动态无功补偿的同时还兼顾滤波功能。
该220kV变电站所处供区电网水资源较为丰富，但电网自身负荷较小；丰水期，水电机组集中“发峰电”，而高耗能负荷集中于夜间“用谷电”，峰谷倒置使得供区电网电压大幅波动；在装设MCR之前，原有干式固定投切电抗器发热严重，无法长时间运行，使得丰水期和春节轻负载期间，无功倒送现象频繁发生，造成220kV母线长期出现高电压、功率因数合格率低，严重影响电网自身运行的安全性、可靠性和经济性。
基于磁阀式可控电抗器的无功补偿系统
基于磁阀式可控电抗器的无功补偿系统摘要电气化铁路自然功率因数低，现有的并联电容补偿方式难以使系统达到标准要求，影响了企业的经济效益。
用磁阀式可控电抗器调节电气化铁路系统的无功功率，主要需要解决的内容有非线性电路的无功功率的测量和快速调节，保证功率因数保持在0．9以上。
以利用直流电流控制铁芯的磁饱和度来达到平滑调节目的的磁阀式可控电抗器为补偿元件，晶闸管为执行元件，用80C196KC单片机进行控制，保证了补偿的快速性、准确性、合理性。
实验和样机试运行均表明：该动态无功补偿系统能快速补偿系统无功，使功率因数保持在较高水平，很好地改善了供电质量，提高了供电系统的经济效益。
礼经电器关键词电气化铁路磁阀式可控电抗器无功功率平滑调节功率因数经济效益1引言随着电网规模的不断扩大，以及各种用电设备接入电网消耗大量的无功，无功不足和电压波动大的问题日益突出。
时仅靠调节发电机励磁电流的手段已经不能满足要求。
从20世纪初开始，们就对无功补偿技术进行了大量的研究，为改善负荷功率因素，逐步采用了同步调相机、并联电容器、并联电抗器、串联电容器、现代静止补偿器等无功补偿手段。
控制方式也有集中式控制、分散控制和关联控制等方式，控制策略更从经典控制转入了智能控制。
电气化铁路是重要的电力用户，其无功问题也一直很严重。
电气化铁路电力机车和牵引变电所无功补偿装置的技术状态，直接关系到运输生产的经济效益。
提高电气化铁路功率因数有两种方法：一是提高负荷（电力机车）的功率因数，这可通过改造原有电力机车或研制高功率因数的电力机车来实现；二是实时监测、调节系统的无功功率，使功率因数始终保持较高值。
前一种方式由于需要大量的资金，短时间内还不能实现。
现在比较常用的无功补偿装置有两种：一是开关投切电容器组，但是当供电馈线没有电力机车通过时，并联的电容器组向系统倒送无功，而电力部门对无功补偿装置实行＂反转正计＂（即把用户反送电力系统的无功与取用的无功电量绝对值相累加），使功率因数达不到0．9标准；开关投切电容器组还产生涌流和电磁暂态，造成过电压，实际运行曾出现过用开关投切电容器组而引发的系统过电压事故；二是使用晶闸管控制电抗器（TCR），但价格贵，占地面积大，谐波含量大。
关于磁阀式可控电抗器设计与性能分析
关于磁阀式可控电抗器设计与性能分析摘要：本文主要阐述了磁阀式的可控制电抗器基本概念及其性能优势，并从基础参数设计、信号仿真模拟及实验论证三个方面入手，对磁阀式的可控制电抗器实施了进一步的设计研究，以能够更好突出磁阀式的可控制电抗器各项性能优势，提高磁阀式的可控制电抗器实际运行效果，保证电力系统实现可靠稳定的运行。
关键词：磁阀式；可控；电抗器；设计；性能；分析；前言磁阀式的可控制电抗器，主要用来对感性的无功功率提供补偿，属于电力系统实际运行期间最为关键的无功补偿及电压控制装置，对于电力系统实际运行的稳定性可起到至关重要的作用。
为此，就需电力单位对磁阀式的可控制电抗器整体设计工作提高重视程度，结合以往设计工作经验，深度剖析磁阀式的可控制电抗器基本运行原理及性能，开展磁阀式的可控制电抗器整体优化设计工作，不断提升磁阀式的可控制电抗器整体设计水平，确保磁阀式的可控制电抗器各项性能得以提升，为电力系统持续稳定的运行奠定基础。
1.简析磁阀式的可控制电抗器磁阀式的可控制电抗器，简称为磁控式电抗器，以磁放大器为基本原理实现运行，属于交直流共同磁化控制饱和度的一种铁芯类电抗器。
在实际运行期间，可应用在较小直流功率状况下，以改变对铁芯实际运行点的控制及感抗值，最终实现对电抗电流大小的调节，并对无功功率进行平滑调节。
磁阀式的可控制电抗器，它具有着较高灵活度、较低成本、较小体积、极高的可靠性及稳定性等各项性能优势。
为了能够进一步突出磁阀式的可控制电抗器各项性能，还需对磁阀式的可控制电抗器综合设计，开展细致的分析与研究，以能够不断提升磁阀式的可控制电抗器整体设计效果，充分发挥磁阀式的可控制电抗器各项性能优势，提升电力系统运行的稳定性。
2.基础参数设计到目前为止，国内针对于磁阀式的可控制电抗器整体设计已经有一套完整的设计标准，本次实践研究主要是结合材料水平及制作成本，制定一套可行性设计方案，充分考虑到提升铁芯自身导磁力，让磁通可在该电抗器铁心当中实现均匀性的分布。
磁阀式可控电抗器型静止无功补偿装置在光伏发电系统的应用
ｇ Ｙ ，Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ，Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ ５ １ ０ ０ ０ ６，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｎ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｏ ｆ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｙ ｓ ｕ ｎ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ，ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
磁 阀式 可 控 电 抗 器 型 静 止 无 功 补 偿 装 置 在 光 伏 发 电 系统 的 应 用
黄 沃林 ，程 汉湘 ，刘 学俊
（ １ ．广 州粤 骏 电 气科 技 有 限公 司 ， 广 东 广 州 Ｉ ５ １ １ ４ ４ ７ ；２ ．广 东工 业 大 学 ， 广 东 广 州 ５ １ ０ ０ ０ ６ ）
浅谈磁控电抗器在电力系统中的应用
浅谈磁控电抗器在电力系统中的应用电压和频率是电能质量的重要指标，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、安全生产、产品质量、用电单耗等都有直接影响。
本文介绍的磁控电抗器MCR通过电压调整，减少波动，滤除无功冲击，提高输送电能的品质。
并通过阻尼电压振荡，提高系统的静稳极限，允许更高的电压传输。
在技术、价格和使用维护方面MCR 与TCR、固定电容器、SVC、同步补偿器等补偿装置相比也有很大优势。
标签：磁控电抗器；晶闸管；电压控制；无功补偿0 引言随着当前电力系统负荷的日益增加和电压等级的逐渐提高，电力系统对无功功率的需求也发生了很大变化，从以前仅需补偿容性无功发展到如今需要补偿容性和感性无功，且要求能够连续调节。
所以无功补偿成了保障电力系统安全运行的一个重要的难题。
现在，在电力系统中一般采用固定并联电抗器和固定电容器的无功补偿系统进行无功补偿。
但是实践证明，当线路满载时，固定并联电抗器不容易在系统中切除，会造成线路电压下降，损耗增大，占用电源容量等弊端。
目前比较先进的方法是使用可以调节输出容量的可控并联电抗器来进行无功补偿。
可控并联电抗器可以对电网的无功功率变化进行实时跟踪和调节。
当系统负荷为重载或满载不需要补偿时，电抗器可以输出为零，所以说可控制容量输出的磁控电抗器可以满足各种工况下的理想补偿效果。
磁阀式可控电抗器是目前最具有应用前景的可控电抗器，虽然它的制造要求高，工艺相对复杂。
但是随着现在机械及工艺水平的不断提高，磁控电抗器的水平取得了很大进展。
随着实际应用的增多，得到了越来越多的专家的认可。
1 磁控电抗器的结构及原理分析1.1 磁控电抗器的结构磁控电抗器主要由出线套管、本体箱壳、器身及散热片、储油柜等附件组成。
箱壳由钢板焊接制作，箱壳上装有可以拆卸的散热片、风机、出线套管及油枕等等，此外，磁控电抗器还配套提供相应的保护设备，比如瓦斯继电器、压力释放阀以及压力式温度计等设备，供二次保护接线。
三相磁阀式可控电抗器综述
ｔｈｅ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅａｃｔｏｒ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｉｔｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ
ｍａｇｎｅｔｉｃ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ
ｏｕｔ
ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｐｏｉｎｔｓ
由于两者磁势相等，长度相同，可得岛＝４，
故Ｂｑ和Ｂｇ的关系为
＆＝胁／（色）
设Ｂ为等效磁感强度，由等效磁通原理可得 ＳｂＢ＝吃（瓦一Ｓｇ）＋ＢｇＳｇ
（５）
（６）
将式（５）代入式（６）化简，并对Ｂ作时间求导得
衄
ｄｆ
忽略不计，因此可进一步得到图２（Ｃ）的等效磁路 图，磁阻由空气部分的磁阻和磁阀部分的磁阻并联 组成，其中空气气隙面积为（氐一是）。
ｉｔｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｄｅｆｅｃｔｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｒａｎｇｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ ｔｙｐｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｒｅａｃｔｏｒ；ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ
由于磁阀式可控电抗器（ＭＣＲ）不需要Ｊ＇ｂ，ｈ１］直流 激励，而是由自耦变压后经可控硅整流得到，且因具有 “磁阀”结构，工作时磁阀段铁心饱和，其他段铁心处 于不饱和线性区，使其具有线性伏安特性［３】。因此，磁 阀式可控电抗器（ＭＣＲ）彳ｉ仅容量可连续平滑调节， 能满足电网参数频繁变化的环境，而且减小了暂态时间
单相磁阀式可控电抗器上。尽管前苏联２０世纪７０年 代末前已率先研制成功单相磁阀式可控电抗器，但 国内外对二相磁阀式可控电抗器的研究起步还是比 较晚。直到２００５年，俄罗斯才成功研制出 １８０Ｍｖａｒ／５００ｋＶ三相磁阀式可控电抗器，而国内则 于２００６年沈阳变压器厂研制了４０Ｍｖａｒ／５００ｋＶ三相 磁阀式可控电抗器样机（裂芯式），并通过了厂内 试验。近几年，郑州大学对三相磁阀式可控电抗器 也做了深入地研究，如文献［８］在介绍三相磁阀式可 控电抗器的结构及原理基础上，分析了不同磁阀的 长度及宽度对三相磁阀式可控电抗器的影响：①磁 路不饱和时情况下，磁阀的高度调节作用不明显；② 在磁阀高度不变的情况下，调节磁阀宽度，磁阀越宽 电抗可调范围越小。文献［３．９］采用ＡｎｓｏｆｉＭａｘｗｅｌｌ有 限元分析软件对三相磁阀式可控电抗器进行了电磁 仿真分析。文献［１］针对三相六柱式磁阀式可控电抗 器的铁心柱及磁阀加工过程复杂，运行中噪音较大 的缺陷，提出了一种新型的三相磁阀式可控电抗器。 此外，文献［２］探讨了分级磁阀对三相磁阀式可控电 抗器的谐波抑制效果。
浅谈磁控电抗器的应用
浅谈磁控电抗器的应用X闫文吉1,张 波2(1.中广核风力发电有限公司内蒙古分公司;2.内蒙古华电辉腾锡勒风力发电有限公司,内蒙古呼和浩特 010010) 摘 要:MCR是一种比TCR更具优势的技术,在可靠性、效率和价格方面均优于T CR。
MCR避免使用TCR中的门极可关断晶闸管,这种晶闸管故障率偏高,尤其在安装使用的前6个月更为明显。
而且MCR还有着很强的过负荷和过电压的能力。
关键词:MCR;T CR;SVC 中图分类号:T M714.3 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)13—0017—02 目前,经常使用静态无功补偿装置(SVC)来进行系统的无功补偿和电压调整。
SVC的核心部分是由晶闸管控制的电抗器。
磁控电抗器(MCR)通过电压调整,减少波动,滤除无功冲击,提高输送电能的品质。
并通过阻尼电压振荡,提高系统的静稳极限,允许更高的电压传输。
MCR的渊源来自磁放大器以及传统的饱和电抗器,但是由于响应速度慢、损耗大、噪音大、谐波大等缺点,长期以来没有得到广泛的应用,“磁阀”概念的提出,大大改善了饱和电抗器在损耗、噪音以及谐波等方面的性能,为饱和电抗器性能上的突破奠定了基础,而控制技术与电力电子在饱和电抗器中的创新应用,更是根本上改变了传统饱和电抗器响应速度慢和控制困难的缺点。
MCR通过改变绕组上的电流通断时间来改变其磁芯的饱和度,从而实现改变电抗器的电感和电纳的目的。
就功能而言,MCR反映迅速,在极短的时间内调整范围0.01～1.0额定功率,一分钟内调整范围可达2倍的额定功率。
由于MCR可在很宽的范围内进行调节,所以MCR可有效地降低负荷损失,提高运行可靠性,优化系统的运行状况。
1 TCR与MCR结构上的比较TCR是晶闸管直接控制电抗器,这就要求晶闸管承受很高的系统电压,而MCR则是改变铁心的磁饱和度,晶闸管承受电压大大降低。
目前在电网中,已经应用的有330～500kV输电系统的单相MCR,和110～220kV配电网的三相MCR。
MCR
磁阀式静止型高压动态无功补偿装置（MCR型SVC）产品概述磁阀式MCR型SVC是在老式的饱和电抗器技术基础上，由俄罗斯科学家提出，创造性地引进了“磁阀”概念，使铁芯只有小部分截面饱和，大部分可以不饱和。
解决了老式饱和电抗器铁芯全部过饱和带来的非线性而导致的谐波较大的问题，同时降低了整个装置体积、重量和噪音。
一改老式饱和电抗器给人以笨重、噪音大、谐波大的印象，具有了谐波小，响应快，耐高压、运行稳定、占地小，使用寿命长的优点。
使得磁阀式MCR型SVC在俄罗斯、乌克兰、美国、印度、中国及世界各地得到了快速的发展和各行业广泛的应用。
对提高电能质量，降低无功电流损耗，滤除系统谐波，稳定电网电压，提高电网运行安全可靠性有着优良的应用特性。
一、系统功能：1、提高功率因数，减少线路无功电流带来的线损；2、同时抑制和滤除谐波，降低电压波动、闪变、畸变，稳定电压，增强系统阻尼，抑制汽轮机发电系统存在的次同步谐振，缓冲功率振荡；3、微电子控制系统，无需机械投切设施；高速响应、平滑、无级动态调节。
二、应用场合：1、钢铁、冶金、石化行业2、电气化铁路3、风力发电场4、煤矿、船厂、港口大型提升机5、超、特高压长距离输电网络6、供电局电网的中高压变电站（66-220kV）三、MCR型SVC技术对比：磁阀式饱和电抗器无功补偿（MCR型SVC）与相控电抗器无功补偿（TCR型SVC）比较：四、技术特点：1、可靠性极高。
MCR型SVC最主要的特征就是SCR安装在低压回路而不直接安装在主回路中，SCR所需要承受的电压仅为主回路的1%左右，正因如此，MCR型SVC具有极高的可靠性。
2、较低的谐波含量，三相角接的系统的THD小于5%，符合国家规定的相关标准，如果采用多重化接法THD 可以降低到1.2%左右，甚至更低。
3、体积小，可控电抗器本体的体积仅为传统TCR的2/5左右。
4、非常适合于高压电网的直接挂网运行，大幅降低成本，减少占地面积。
磁阀电抗器应用
1.磁阀式可控电抗器的应用世界上第一台MCR（6.6kV、100Mvar）于1955年在英国研制成功，并投入运行。
1986年原苏联科学家提出的MCR新的设计理论，使MCR的综合性能得以大大改善。
近年来，由于磁性材料制造水平及其性能的迅速提高和控制理论的不断完善，再加上MCR的成本低、性能好、运行可靠、维护简便，受到了各国政府和电力部门的高度重视，成为高压和超高压可控补偿的首选设备。
俄罗斯于上世纪90年代研制出500kVMCR并成功投入运行。
近年来，受到我国各级领导的重视，发展迅速。
我国国家电网公司舒副总经理曾专门召开会议，听取有关部门、研究系统和厂商关于MCR研制情况汇报，指出要总结经验、大胆创新、运行好高压超高压MCR，并做好750kV和1000kV超高压MCR的论证和研究工作。
在电力、冶金、煤炭、矿山、电气化铁道等输配电系统，通过MCR快速自动调整无功量，使系统功率因数从0.7左右提高到0.95以上，具有重大的节能作用。
由于我国大部分能耗集中在电力、钢铁、有色金属、电气化铁道、煤炭、矿山、建材等行业中，在上述行业中推广应用无功补偿是实现工业节能的有效手段。
通过装设无功补偿，减少因功率因数过低带来的罚款，甚至因高功率因数可获得奖励，是推动工业企业应用无功补偿装置的重要经济因素。
1.1.电力行业输变电电力系统中使用MCR 可有效降低线路无功损耗，使电网传输效率提高 30％以上。
全球电力目前正在趋向大功率电网互联，长距离输电，高能量消耗，同时也迫使输配电系统不得不更加有效，MCR可以明显提高电力系统输配电性能：包括稳定系统电压、减少传输损耗、增加传输动力、使现有电网发挥最大功率、远距离电力传输、提高瞬变稳态极限、增加小干扰下的阻尼、增强电压控制及稳定性、缓冲功率振荡等。
2007年4月11日，由特变电工沈阳变压器厂历经两年研制的500kV可控并联电抗器励磁及控制系统在完成各项试验后，顺利装车出厂。
并于当年10月9日在国家电网湖北荆州江陵换流站一次投运成功，这是我国自主研发的第一组（三台）500kV输电系统用自动联续调节磁控式可控电抗器。
变压器内置的磁饱和电抗器的作用
变压器内置的磁饱和电抗器的作用变压器内置的磁饱和电抗器是一种用来限制磁通的变化速度的装置，它在变压器的磁性通路中起到了重要的作用。
磁饱和电抗器的主要功能是通过调整磁通的变化速度，以保护变压器的绝缘和延长变压器的使用寿命。
在变压器中，磁性通路是由磁芯和绕组组成的。
当变压器工作时，磁芯中的磁通会随着电压和电流的变化而发生变化。
这种磁通的变化会产生感应电动势，并引起绕组中的涡流损耗和铁心中的磁滞损耗。
为了减小这些损耗，提高变压器的效率，人们通常会在变压器的磁性通路中安装磁饱和电抗器。
磁饱和电抗器通过调节磁通的变化速度，使其保持在一个合理的范围内，从而避免变压器磁芯的饱和现象。
当磁通的变化速度过快时，容易导致磁芯饱和，进而引起电压和电流的波形失真，甚至可能造成绝缘击穿。
而磁饱和电抗器的引入可以有效地抑制磁通的快速变化，保持磁通在合理的范围内，从而保护了变压器的绝缘系统。
磁饱和电抗器还可以延长变压器的使用寿命。
在变压器工作过程中，磁芯中的磁通会不断地变化，而磁通的变化会引起磁滞损耗和涡流损耗。
磁滞损耗是由于磁芯中的磁化和去磁化过程中产生的能量损耗，涡流损耗是由于磁通的变化引起绕组中的涡流产生的能量损耗。
通过合理地选择和设计磁饱和电抗器，可以有效地减小磁滞损耗和涡流损耗，降低变压器的温升，延长变压器的使用寿命。
变压器内置的磁饱和电抗器在变压器的运行过程中起到了至关重要的作用。
它通过调节磁通的变化速度，保护了变压器的绝缘系统，避免了磁芯的饱和现象，同时还能降低磁滞损耗和涡流损耗，延长了变压器的使用寿命。
因此，在变压器的设计和制造中，合理选择和应用磁饱和电抗器是非常重要的。
只有这样，才能保证变压器的安全可靠运行，提高变压器的效率和使用寿命。
MCR是什么
磁控电抗器（magnetic control reactor)全称是磁阀式可控电抗器，简称MCR，是一种容量可调的并联电抗器，主要用于电力系统的无功补偿。
MCR的由来由于电力系统的需求，可控电抗器一直以来就是一个研究热点，其中前苏联科学家提出的借助直流控制的磁饱和型可控电抗器得到了推广和应用。
该类电抗器是借助控制回路直流控制电流的激磁改变铁心的磁饱和度，从而达到平滑调节无功输出的目的。
它是在磁放大器的基础上发展起来的。
早在1916年就由美国的E.F.W亚历山德逊提出了“磁放大器”的报告。
到了40年代，随着高磁感应强度及低损耗的晶粒取向硅钢带和高磁导、高矩形系数的坡莫合金材料的出现，将饱和电抗器的理论和应用提高到了一个新水平，1955年世界上第一台可控电抗器在英国制造成功，其额定容量为100MVA，工作电压为6.6 ~22 。
20世纪70年代以来，由于可控硅器件迅速发展及相控电抗器的出现，可控电抗器被打入“冷宫”。
随着电力工业的高速发展，人们对供电质量及可靠性的要求越来越高。
由此产生了一系列问题:超(特)高压大电网的形成及负荷变化加剧，要求大量快速响应的可调无功电源来调整电压，维持系统无功潮流平衡，减少损耗，提高供电可靠性。
20世纪70年代以来发展起来的相控电抗器（TCR）高昂的造价决定了其在电力系统中广泛应用的不合理性。
鉴于上述原因，电力专家们转而寻求更加经济和可靠的可调无功补偿装置。
1986年，原苏联学者提出了磁阀式可控电抗器的新型结构，从而使得可控电抗器的发展有的突破性进展。
新型可控电抗器可以应用于直到1150KV 的任何电压等级的电网作为连续可调的无功补偿装置，因而可直接接于超高压线路侧，同时发挥同步补偿机和并联电抗器的作用。
编辑本段MCR的原理磁控电抗器由控制部分和电抗器本体组成，原理图(单相)如下，该电抗器的主铁芯中间部分是长度为L的小截面段，上下两个半芯柱上分别对称地绕有匝数为N/2的绕组；每一铁芯柱的上（下）绕组有一抽头比为δ＝N2／N的抽头，它们与各自铁芯柱的下（上）绕组的首（末）端之间接有晶闸管K1和K2，不同铁芯的上、下两个绕组交叉联接后并至电网，二极管D则横跨在交叉端点用于续流。
磁控电抗器及其在电网中的应用
磁控电抗器及其在电网中的应用MCR and Its Application in Power System北京国能子金电气技术有限公司BEIJING GUONENG ZIJIN ELECTRIC TECHNOLOGY CO. CO LTDP1目1 2录磁控电抗器在变电站的应用 磁控电抗器技术原理及结构特点3动态无功补偿方式比较北京国能子金电气技术有限公司BEIJING GUONENG ZIJIN ELECTRIC TECHNOLOGY CO. LTDP2磁控电抗器在变电站的应用 智能电网的重要特征之 是，采取技术和管理手段 智能电网的重要特征之一是，采取技术和管理手段 ，减少由于闪电、开关涌流、线路故障和谐波源引起的 电能质量的扰动，同时应用电力电子技术的最新研究成 果来解决电能质量的问题 新型磁控式可控电抗器可以 果来解决电能质量的问题。
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 用以电压无功控制优化 地铁供电系统，用以电压无功控制优化。
P3P44.4 各电压等级的变电站应结合电网规划和电 源建设 源建设，经过计算分析，配置适当规模、类型 计算分析 当规模 类 的无功补偿装置；配置的无功补偿装置应不引 起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电 力穿越变压器。
35kV～220kV 变电站，所配置 的无功补偿装置，在主变最大负荷时其高压侧 功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因 数不应高于0.95，不低于0.92。
P5为了防止因下一电压等级低谷运行方式中，下一级的无功补偿装 为了防止因下 电压等级低谷运行方式中 下 级的无功补偿装 置未及时切除，导致上一级电压升高，对电网设备造成影响，因此， 要求在电网无功规划、设计时，35kV～220kV 变电站低谷负荷主变高 压侧功率因数应不高于0.95，但不应过低，影响电网经济运行，这里 根据运行经验推荐不低于0.92。
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1.磁阀式可控电抗器的应用
世界上第一台MCR（6.6kV、100Mvar）于1955年在英国研制成功，并投入运行。
1986年原苏联科学家提出的MCR新的设计理论，使MCR的综合性能得以大大改善。
近年来，由于磁性材料制造水平及其性能的迅速提高和控制理论的不断完善，再加上MCR的成本低、性能好、运行可靠、维护简便，受到了各国政府和电力部门的高度重视，成为高压和超高压可控补偿的首选设备。
俄罗斯于上世纪90年代研制出500kVMCR并成功投入运行。
近年来，受到我国各级领导的重视，发展迅速。
我国国家电网公司舒副总经理曾专门召开会议，听取有关部门、研究系统和厂商关于MCR研制情况汇报，指出要总结经验、大胆创新、运行好高压超高压MCR，并做好750kV和1000kV超高压MCR的论证和研究工作。
在电力、冶金、煤炭、矿山、电气化铁道等输配电系统，通过MCR快速自动调整无功量，使系统功率因数从0.7左右提高到0.95以上，具有重大的节能作用。
由于我国大部分能耗集中在电力、钢铁、有色金属、电气化铁道、煤炭、矿山、建材等行业中，在上述行业中推广应用无功补偿是实现工业节能的有效手段。
通过装设无功补偿，减少因功率因数过低带来的罚款，甚至因高功率因数可获得奖励，是推动工业企业应用无功补偿装置的重要经济因素。
1.1.电力行业输变电
电力系统中使用MCR 可有效降低线路无功损耗，使电网传输效率提高 30％以上。
全球电力目前正在趋向大功率电网互联，长距离输电，高能量消耗，同时也迫使输配电系统不得不更加有效，MCR可以明显提高电力系统输配电性能：包括稳定系统电压、减少传输损耗、增加传输动力、使现有电网发挥最大功率、远距离电力传输、提高瞬变稳态极限、增加小干扰下的阻尼、增强电压控制及稳定性、缓冲功率振荡等。
2007年4月11日，由特变电工沈阳变压器厂历经两年研制的500kV可控并联电抗器励磁及控制系统在完成各项试验后，顺利装车出厂。
并于当年10月9日在国家电网湖北荆州江陵换流站一次投运成功，这是我国自主研发的第一组（三台）500kV输电系统用自动联续调节磁控式可控电抗器。
这种高技术的MCR的投运，将有力的推动我国超高压柔性输变电技术的发展。
使用MCR+FC替代或升级城市二级变电站原有MSC或者FC方式，实现无功快速、精确的无级补偿。
1.2.风电行业
风电场是应用现代技术对风能资源进行大规模开发利用的一个创举。
目前世界上发达国家的风力发电已投入了商品化生产阶段，有些已成为电力生产中的一个重要组成部分。
例如，美国加州的一个风电场总装机容量达134×106kW，是乌鲁木齐市电网总容量的二倍。
新疆风能公司达坂城风电场并网风力机总装机容量为2050kW，自1989年10月正式并网发电到1990年6月共向电网输送电量370×106kW·h，单机平均运行小时数已达4500小时，预计全年可向电网送电470×106kW·h，运行达6000多小时。
风电场的经济效益也已引起人们的重视，美国与丹麦合资兴建的风力发电场不仅比水电、核电建设周期短，投资回收快，而且发电成本也与油电、核电不相上下(1987年美国风力发电场的发电成本仅为7～8美分／kW·h)。
这些事实无一不向人们说明风电场与电力系统联网运行可以充分利用自然界的可再生能源，为人类提供更多的电力。
然而，风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波以及周期性电压脉动等。
电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响。
将MCR安装在风电场的出口，根据风电场接入点的电压偏差量来控
制MCR补偿的无功功率，能够稳定风电场节点电压，降低风电功率波动对电网电压的影响。
1.3.电气化铁路牵引变电站
对于三相对称的电力系统供电来说，电气化铁路牵引负荷具有非线性、不对称和冲击性等特点，将产生三相不平衡的谐波电流和基波负序电流注入系统，对电网的影响主要体现在对电能质量的影响上包括负序电流、谐波电流、功率因素偏低、电压波动、电磁兼容等问题。
根据国家有关标准必须对此类负荷接入电网后所产生的谐波、负序、电压闪变等进行分析论证。
如不能满足国家标准所规定的允许值，则必须采取补偿措施。
1）MCR解决的电气化铁路无功补偿问题
MCR是电气化铁路无功补偿的主要设备，主要用于解决：
A. 消除无功倒送，提高功率因数；
B. 抑制高次谐波；
C. 降低电压不平衡度、减少负序干扰；
D. 减少机车所引起的电流冲击、电压波动，优化电能质量，提高运输能力。
2）MCR在电气化铁道中的应用方式
MCR在27.5kV牵引变电站的应用可采用MCR+FC的方式。
在牵引母线上投入固定电容器（可构成3次、5次滤波器）与可控电抗器。
电容器产生超前无功电流，电抗器产生滞后无功电流，以调节电抗器电感量来改变电抗电流。
根据牵引负荷无功功率的大小，自动调节可控电抗器的电感量，便可控制变电站的综合无功和功率因数。
优点是无功补偿无级自动调节，控制简单，可靠性极高，占地少，成本低。
适合于所有牵引变电站，但对空载率高的线路不是非常有利。
1.4.冶金行业
在冶金行业中通过应用MCR，可将功率因数从0.7提高到0.95 以上，避免了电力部门对低功率因数用电企业的罚款，同时稳定电压，节约电能损耗。
一般钢铁企业一年左右即可回收投资成本，效益非常明显，在冶金行业的应用增长很快。
MCR 对轧机等非线性负荷产生的电压波动和闪变、谐波电流以及功率因数等一系列电能质量问题都有良好的改善作用。
轧机及其他工业对称负载在工作中所产生的无功冲击会对电网造成如下影响：
A. 引起电网电压降低及电压波动，严重时使电气设备不能正常工作，降低了生产效率，使功率因数降低。
B. 负载的传动设置中会产生有害高次谐波，主要是以5、7、11、13次为代表的奇次谐波及旁频，会使电网电压产生严重畸变。