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可控电抗器智能测控装置

一、可控电抗器

1.电抗器是什么？

电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小，所产生的磁场不强，因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器；有时为了让这只螺线管具有更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗，比较科学的归类是感抗器（电感器）和容抗器（电容器）统称为电抗器，然而由于过去先有了电感器，并且被称为电抗器，所以现在人们所说的电容器就是容抗器，而电抗器专指电感器。

2.电抗器的作用：限流和滤波作用，串联电抗器用于限制电流；并联电

抗器经常用于无功补偿。

3.无功补偿：在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所装设无功

功率电源，以改变电力系统中无功功率的流动，从而提高电力系统的电压水平，减小网络损耗和改善电力系统的动态性能，这种技术措施称为无功功率补偿。无功功率指的是交流电路中，电压U与电流I存在一相角差时，电流流过容性电抗(XC)或感性电抗(XL)时所形成的功率分量

无功补偿作用：在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。

合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。无功补偿可以收到下列的效益：①提高用户的功率因数,从而提高供电设备的利用率;②减少电力网络的有功损耗；③合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力；④在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性；

⑤装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等，还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。

4.根据电抗器的调节方式电抗器的分类？

传统上来讲,可控电抗器的分类一般按调节方式来划分,其分类图如图1所示。主要分为传统机械式可控电抗器、磁控电抗器(MCR )、晶闸管控制电抗器(T cR )、PW M 控制电抗器和超导可控电抗器。

（1）传统机械可调电抗器

调匝式和调气隙式可控电抗器是最早出现并且应用最广泛的可控电抗器,其基本原理是通过调节绕组线圈匝数或调节铁心气隙的长度而改变电抗器磁路磁导,从而改变电抗器的电抗值。调匝式可控电抗器较易实现,但是电抗值不能做到无极可调。调气隙式可控电抗器由于机械惯性和电机的控制精度问题,而在工程上无法实现,且传动机构也容易发生故障。

（2）晶闸管控制电抗器

晶闸管控制电抗器(TCR ),是随着电力电子技术发展起来的一种新型可控电抗器。它采用线性电抗器与反并联晶闸管串联的接线方式,通过控制晶闸管的触发角就可以控制电抗器的等效电抗值。

TCR控制灵活,响应速度快,缺点是在调节时会产生大量的谐波,需要加装专门的滤波装置。在高压大容量场合,必须采用多个晶闸管串联的方式,造价高昂。由于TC R 的造价和无法避免的谐波问题,使其在高压和超高压电网中的应用受到了限制,目前主要应用范围为 3 5kv 及10k v 的配电网的静止无功补偿装置。

（3）磁控电抗器磁控

电抗器是通过改变铁心的磁阻来实现电感值可调。磁阻大,电感小;磁阻小,电感大。改变电抗器磁阻的方法一般有两种,一种是外加直流助磁来改变磁路的饱和程度,另一种是在控制绕组外加交流电流调节电抗器铁心中的磁通来实现电抗值可调的目的。

A、直流可控电抗器

直流可控电抗器属于磁控电抗器的一种。它包括直流助磁式可控电抗器、高漏抗变压器式可控电抗器、磁阀式可控电抗器及正交磁心式可控电抗器。

(l)、直流助磁式可控电抗器(CSR)

直流助磁式可控电抗器是通过改变电抗器副边控制绕组的直流电流来改变磁路的饱和程度。当直流电流加大时,磁路饱和程度加深,交流有效磁导率降低,有效电抗值减小;反之,当直流电流减小时,有效电抗值增大。由于直流控制绕组和交流工作绕组含有较大谐波分量,并且噪声问题

比较严重,因此此类可控电抗器有一定的适用范围。

(2)高漏抗变压器式可控电抗器汀（TCT)

高漏抗变压器式可控电抗器是在晶闸管控制电抗器(TCR ) 基础上发展起来的一种可控电抗器。其一、二次绕组间的短路阻抗很大(达10 %),二次绕组用晶闸管短路。通过调节二次侧晶闸管的导通角来调节二次绕组中的短路电流,可以实现电抗值的连续平滑可调。此可控电抗器相对于晶闸管控制电抗器( TCR ) 的优点是将可控硅元件转移到变压器低压侧,降低了设备的成本,但仍存在谐波问题,需要增加滤波装置。

(3)磁阀式可控电抗器

国内对于磁阀式可控电抗的研究较多,取得了丰富的研究成果。磁阀式可控电抗器的铁心分裂为两半,每个铁心柱上对称的绕有两个匝数为N/2的绕组,铁心柱上下两个绕组各有匝比为占 =从/N的抽头,它们之间接有晶闸管KP1,、KP2,不同铁心的上下两个绕组交叉连接后并联到电网。KP1,和KP2:在一个工频周波内轮流导通,构成全波整流。改变KP1;和K P2的导通角,便可以改变被控电流的大小,从而改变铁心的饱和程度,实现电抗值的连续可调。国内武汉大学对此类型的可控电抗器研究深入,并有实际的产品运行于电气化铁路的牵引变电站,用于负序控制和无功补偿。

(4)正交磁心式可控电抗器

正交磁心式可控电抗器是直流可控电抗器中起步较晚的一种采用特殊的正交铁心结构的可控电抗器,副边绕组磁场和原本绕组磁场在空间上正交。正交磁心式结构使直流控制绕组中不会感应交流侧的感应电势,同时还可以通过改变直流控制绕组中的电流来改变铁心中的磁通,进而达到