可控并联电抗器
分级式高压可控并联电抗器微机在高压电网中的运用
１ 分 级 式 高 压 可 控 并 联 电 抗 器 微 机 版 型 解 析
器 、 式空心 电抗器 等 。 发展过 程 中， 干 在 油浸式 电抗器 的渗漏 端被 后 两者 代替 。干式铁 芯 电抗 器 可比油 浸式 电抗器 减损 ３ ％左右 ， 消 ０ 其
在单 相磁 达 到最 高 限度 式 可控 电抗器 中 ， 电抗器 由 ２个 等剖 耗远 低于 油浸式 电抗器 ， 适于 户 内小空 间安 装。干式 空 心 电抗 器在 面 （ 平 面 或 物体 表 面 的 大 小 为 ｓ 、 长 度 的 主 铁 芯 ｌ２和 ２个 结构 上 不需 要铁 磁力 材料 ，所 以从某 些方 面来 说它 优 于铁 芯 电抗 截 ）等 、 等剖 面 、 等长 度 的旁 辘 ｌ２组成 ， 辘 剖面 大 于主 铁芯 剖 面 。每个 器 ， 由于它 没有 铁芯 ， 、 旁 但 故绕组经 过单位 电流所 形成 的磁通 较小 。 铁 芯上 绕 有 总 匝数 为 ８的上 、 ２个 绕 组 ， 同铁 芯 上 的 上 、 ２ 下 不 下 个绕 组 交错 顺连 后 并联 至 电 网，续 流 二极 管 Ｖ 跨接 在 ２ 绕 组 Ｄ 个
．
调试 ， 电系 统 的无 功需 要变 动 非常 大 ， 给特 高 压 电网 的无 功 电 送 这 压扼制 带来 了非 常大 的困难 。远距 离特 高压送 电线 路对 地 电容大 、
电压撩 动 强， 很难适 应对 电能 品质 的要 求 。 因此 ， 应在送 电线 路两 端 或一端 装设对 地 并联 电抗 器来 保障系 统 的安全运 行 。 这样一 方面提
３ 分 级 式 高压 可 控 并联 电控器 微 机 在 高压 电 网 中的 控 制
原 理
的交 错 处 。铁 芯 １ 和旁辘 １铁芯 ２和 旁辘 ２ 别组 成 ２条交 流磁 、 分
超 特高压可控并联电抗器关键技术综述
超特高压可控并联电抗器关键技术综述摘要：可控高压并联电抗器是在整个输电系统中具有重要之一的关键装置，起具有几号的技术优势。
在其容量和高电压中，也可以提高相应的相应镀铝和谐波程度，设备装置的稳定程度很高且相应的保护要求也很到位。
通过对起技术的阐述和分析可以对整个关键技术的发展趋势和想过配套以及辅助技术的发展提供有价值的建议。
关键词：并联电抗器；可控；结构设计0 前言风电装置需要高压输电网络的有效发展得意充分的保障，可控高压并联点抗起是一种交流输电系统保障设备。
进行动态补偿的方式对输电线路进行功率保障，使得提高电压稳定以及线路传输的效果。
1 可控高抗的设计1.1 直流助磁方式的可控高抗分析首先，直流辅助磁方式是通过铁芯和起金属线按照相应的结构进行连接布局而成。
其整个结构分为网线内侧绕组合控制绕组等个单元部分，通过在铁芯柱为中心的布局，形成一个等福反向的直流磁力通道。
进而在网线内侧电压以及铁芯柱提形成两种正反偏置，使得两种作用获得转述的充分，进而改变相应的电流大小，使得住铁芯出现程度上的最大化，起电抗值和工作容量获得有效的控制。
直流辅助磁方式是通过对电压和电流的有效控制，实现可控高抗容量最大化的控制，并让相应的功率获得产出的保证。
其设备作用性质优越且成本较低，适合高压电网的实际中引用。
目前多在高寒国家采用，三峡电站也开始了应用[1]。
1.2 分级分段段方式的可控高抗分析通过主电抗器相应的副边绕和原边以及管阀等装置的配合，可以使得母线在中兴电差生抗接地，进而单行分级的串接阻抗产生。
分级分段方式可控可抗是把容量由小向大进行引导，通过管阀的关闭和开启使得阀导相应的合理出现，进而实现实现容量的转换。
分级分段式可控可抗原理结构简单，反应速率高且谐波污染程度趋于零，使得对季节性的用电负荷有可靠的保证，目前在我国获得较大范围的推广。
1.3 TCT技术方式的可抗可控分析TCT技术方式起通过TCR和变压器的结合使得闸管通过相应的控制实现副边绕组等个方式有机方式的调整，进而整个侧内绕过程获得一种技术上的保证。
DL／T 2009—2019 超高压可控并联电抗器继电保护配置及整定技术规范
目次前 言 (III)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 总则 (2)5 变压器型可控并联电抗器继电保护配置原则 (2)6 变压器型可控并联电抗器继电保护整定原则 (5)7 磁控型可控并联电抗器继电保护配置原则 (6)8 磁控型可控并联电抗器继电保护整定原则 (8)9 可控并联电抗器所在电网相关继电保护配置及整定要求 (9)附 录 A （资料性附录）可控并联电抗器基本原理 (12)I超高压可控并联电抗器继电保护配置及整定技术规范1 范围本标准规定了变压器型和磁控型可控并联电抗器继电保护配置及整定技术原则，并对可控并联电抗器所在电网相关继电保护配置及整定提出技术要求。
本标准适用于电压等级为500kV、750kV的可控并联电抗器及其所接入的电网，其他电压等级可参照执行。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 2900.1 电工术语基本术语GB/T 2900.17 电工术语量度继电器GB/T 2900.49 电工术语电力系统保护GB/T 2900.95 电工术语变压器、调压器和电抗器GB/T 14285 继电保护和安全自动装置技术规程GB/T 15145 输电线路保护装置通用技术条件GB/T 20840.2互感器 第2部分：电流互感器的补充技术要求GB/T 31955.1 超高压可控并联电抗器控制保护系统技术规范第1部分：分级调节式DL/T 242-2012 高压并联电抗器保护装置通用技术条件DL/T 478 继电保护和安全自动装置通用技术条件DL/T 559 220kV～750kV电网继电保护装置运行整定规程DL/T 670 母线保护装置通用技术条件DL/T 866 电流互感器和电压互感器选择及计算导则DL/T 886 750kV电力系统继电保护技术导则DL/T 1193-2012 柔性输电术语DL/T 1217 磁控型可控并联电抗器技术规范DL/T 1376-2014 超高压分级式可控并联电抗器技术规范3 术语和定义GB/T 2900.1、GB/T 2900.17、GB/T 2900.49、GB/T 2900.95、DL/T 1376-2014界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
并联电抗器无功补偿
并联电抗器1．并联电抗器在电力系统中的作用并联电抗器无功功率补偿装置常用于补偿系统电容。
它通过向超高压、大容量的电网提供可阶梯调节的感性无功功率，补偿电网的剩余容性充电无功功率控制无功功率潮流，保证电网电压稳定在允许范围内。
实践证明，对于一些电压偏高的电网，安装一定数量的并联电抗器是解决系统无功功率过剩，降低电压的有效措施，特别是限制由于线路开路或轻载负荷所引起的电压升高。
所以在一定的运行工况中，在超高压输电线路手段装设并联电抗器以吸收输电线路电容所产生的无功功率，称为并联电抗器补偿。
由于目前应用于电力系统的电抗器大都为固定容量的电抗器，其容量不能改变，无法随时跟踪运行工况的无功功率变化，造成电抗器容量的浪费，与目前节能减排的主题不相符合，所以，有必要研究可控电抗器这个热门话题，使得电抗器的容量可控可调，这也在一定程度上符合我国发展智能电网的要求。
2．可控并联电抗器的分类、基本原理和优缺点图1可控并联电抗器的分类2.1 传统机械式可调电抗器调匝式和调气隙式是最早出现并广泛应用的可调电抗器。
其基本原理是通过调节线圈匝数或调节铁芯气隙的长度来改变电抗器的磁路磁导，从而改变电抗值。
调匝式可控电抗器较易实现，但是电抗值不能做的无级调整。
调气隙式由于机械惯性和电机的控制问题无法在工程上应用。
2.2 晶闸管可控电抗器（TCR）晶闸管可控电抗器，是随着电力电子技术发展起来的一种新型的可控电抗器，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的控制灵活，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。
在高电压大容量的场合下，必须采用多个晶闸管串联的方式，造价昂贵，这使得它在超高压电网中的应用受到了相当大的限制，目前主要应用范围是35kV和10kV的配电网中。
2.3 磁控电抗器磁控电抗器是通过改变铁芯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芯中的来实现电抗值可调的目的。
可控并联电抗器基本原理
附 录 A（资料性附录）可控并联电抗器基本原理A.1 变压器型可控并联电抗器变压器型可控并联电抗器是可控并联电抗器的一种形式，它基于高阻抗变压器原理将变压器和电抗器设计为一体，将变压器的短路阻抗百分比设计为接近100%，在本体的低压侧接入晶闸管、断路器及其他控制回路进行调节，实现输出感性无功功率的分级控制。
变压器型可控并联电抗器典型单相结构图如图A.1所示。
注：X1、X2分别为变压器本体初级线圈和次级线圈。
Xn为中性点电抗器。
Xb1、Xb2、Xb3为辅助电抗器，和本体配合满足各级容量要求。
Xb11、Xb12、Xb13为取能电抗器，为对应容量级晶闸管阀提供取能和晶闸管开通电压。
D11、D12、D13为旁路断路器，和各容量级阀并联，承担长期工作电流。
TK1、TK2、TK3为自冷晶闸管阀组，分别对应各容量级。
G11、G12、G13为隔离开关，用于各级阀的检修。
Y1、Y2、Y3为避雷器，用于在过电压故障下保护晶闸管阀和电抗器。
图A.1 变压器型可控并联电抗器单相结构原理图在旁路断路器上可串联取能电抗器，保证旁路断路器在旁路状态下晶闸管阀满足取能工作条件。
线路侧可控并联电抗器中性点经电抗器接地，在非对称故障或线路断路器开断期间，限制潜供电流，并抑制恢复过电压，同时抑制谐振过电压，通常按照全补偿原则设计中性点电抗器电抗值，即补偿线路相间电容和相对地电容，特别是相间接近全补偿，使相间阻抗接近无穷大。
母线用可控并联电抗器中性点直接接地。
变压器型可控并联电抗器中的晶闸管阀采用电流过零投切的工作方式，工作在全开通或全关断状态，基本不产生谐波及直流分量，不需加装滤波器，提高了产品性能和可靠性。
正常工作不发生容量切换时，旁路断路器闭合承担长期工作电流。
晶闸管阀仅在容量切换过程中，在旁路断路器动作之前短时导通，实现快速动作，可采用空气自然冷却方式。
在发生故障时，采用晶闸管快速调节至100%容量，达到限制工频过电压、抑制潜供电流的目的。
南瑞RCS-917C高压并联可控电抗器保护装置说明书
目
1 1.1 1.2 1.3 2
录
概述 ...........................................................................................................................................1 应用范围 ...........................................................................................................................1 性能特征 ...........................................................................................................................1 保护配置 ...........................................................................................................................2
ZL_YJBH0102.0706
RCS-917C 型 高压可控并联电抗器成套保护装置
技术和使用说明书
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Ver 3.XX
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3
保护工作原理 ......................................................................................................................... 10 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 装置起动元件 ................................................................................................................. 10 差动速断保护 ................................................................................................................. 11 可控电抗的稳态比例差动保护 .....................................................................................11 TA 饱和的识别方法 .......................................................................................................12 可控电抗差动速断保护 .................................................................................................12 差回路的异常情况判别 .................................................................................................12 可控电抗稳态比率差动的动作逻辑 .............................................................................13 可控电抗工频变化量比率差动 .....................................................................................14 可控电抗零序比率差动保护 ......................................................................................... 16 固定电抗稳态比例差动保护 .....................................................................................18 固定电抗的零序差动保护 .............................................................................................19 可控电抗的匝间保护 .................................................................................................20 过流保护.....................................................................................................................21 零序过流保护.............................................................................................................23 控制绕组电压差动保护 .............................................................................................23 间隙保护.....................................................................................................................24 过负荷保护 ................................................................................................................. 24 TA 、TV 异常判别原理 .................................................................................................24
750kV分级投切式可控高压并联电抗器的动态模拟研究
摘
要 ：主要分析了分级投切式可控高压并联电抗 器保护 的特点和功能 ， 对阀保护和断路器保 护进行 了说 明 ， 并对 阀保护和 断路 器保 护 动态模拟试验结果进行 了必要 的分析和研究 。根据分级投切式可控 高压并联 电抗器的原理和技术特点 ， 结合试验 室电力系 统 动态模拟仿真系统的特点 ， 对分 级投切式可控高压并联电抗器 的保护系统进行了动态模拟试验研究 。
ａ ｄ ｆ ｎ ｔ ｎ ｌｔ ｎ ｕ ｃｉ ａｉ ｏ ｙ，ｐ ｏｅ ｔｏ ｎ ｉ ｕ ｔｂ ｅ ｋ ｒ ｐ ｏｅ ｔ ｎ，ｍａｎｙ ｔ ｘ ｌ ｉ ｈ ａｖ ｒ ｔｃｉｎ ａ ｄ ｃｒ ｕｔ ｂ ｅ ｋ ｒ ｐ ｏｅ ｔ ｎ ｒｔ ｃｉｎ ａ ｄ ｃｒ ｉ ｒ ａ ｅ ｒ ｔｃ ｉ ｃ ｏ ｉｌ ｏ ｅ ｐ ａｎ ｔ ｅ ｖ ｅ ｐ ｏｅ ｔ ｎ ｉ ｉ ｒ ａ ｅ ｒ ｔｃｉ ． ｌ ｏ ｃ ｏ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔｅ ｓｅ ｐ ｄ ｓ ｔｈ ｎ ｏ ｔｏｌ ｌ ｉｈ ｖ ｌ ｇ ｈ ｎ ｅ ｃｏ ｓ ｐ ｎ ｉｌ ｓ ａ ｄ ｔｃ ｎ ｃ ｌｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ，ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗ ｔ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ｔｐ ｅ ｗｉ ｉｇ ｃ ｎ ｒｌ ｅ ｈ ｇ ｏ ｔ ｅ ｓ ｕ ｔｒ ａ ｔ ｒ ｒ ｃｐ ｅ ｎ ｅ ｈ ｉａ ｈ ｒ ｃｅ ｔ ｓ ｏ ｉ ｅ ｉ ｃ ｂ ａ ａ ｉ ｉ ｉ ｈ
ｒ ａ ｔ ｒｐ ｏｅ ｔ ｎ ｓ ｓｅ ｄ ｎ ｍｉ ｉ ｌ ｔ ｎ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ，ｂ ｓｄ ｓ ｖ ｌ ｅ ａ ｄ ｃｒ ｕ ｔ ｒ ａ ｅ ｒ ｔｃ ｉｎ ｄ ｎ ｍｉ ｉ ｌｔ ｎ ｅ ｃ ｏ ｒ ｔｃ ｉ ｙ ｔｍ ｙ ａ ｃ ｓｍｕ ａｉ ｘ ｅ ｉ ｔ ｌ ｓ ａ ｃ ｏ ｏ ｍｅ ｒ ｅ ｉ ｅ ａｖ ｎ ｉ ｉ ｂ ｅ ｋ ｒｐ ｏ ｅ ｔ ｙ ａ ｃ ｓｍｕａ ｉ ｃ ｏ ｏ
超高压可控并联电抗器的研发及制造
关键词 ：电力 系统 ； 高压； 超 特高压 ； 可控 ； 电抗器 ； 并联 研发 ： 制造
可 控 电 抗 器 的 基 本 原 理 是 利 用 铁 磁 材 料 磁 化 曲
１ ２ 可 控 电抗器 的 系统 构成 ．
改 变 绕 组 的 电 感 和 电 抗 就 可 以 平 滑 的 改 变 可 控 电 抗
器 的容量 。
有 限公 司 制 造 的 ５ ０ ｋ 可 控 电 抗 器 的样 机 已 通 过 相 ０ Ｖ 关试验 ， 验结果满足 协议要求 。 试
１ 可控 电抗器 的系统原理及构成
１ １ 磁 控 式可控 电抗器 的基本 原 理 ．
磁 控 可 控 电 抗 器 。 目前 ， 由特 变 电 工 沈 阳 变 压 器 集 团
通 过 改 变 晶 闸 管 的 导 通 角 来 改 变 在 绕 组 中 的 直 流控 制 电 流 ； 过 改 变 在 绕 组 中 的直 流 控 制 电 流 来 改 通 变 铁 心 的饱 和 度 ， 而 改 变 绕 组 的 电 感 和 电抗 ； 过 从 通
由 图 １可 以 看 出 ， 着 铁 心 饱 和 度 的 增 加 ， 导 随 磁
率 减 少 ， 可控 电抗 器 的 电感 Ｌ＝
Ｘ Ｉ ＝（ Ｉ ） 小 减
．
．１减 小 ， ／ 电抗
对 可 控 电抗 器 的 研 究 始 于 ２ ０个 世 纪 ５ ０年 代 ， 相 继 出 现 了调 匝式 、 气 隙 式 、 阻抗 变 压 器 式 、 控 式 调 高 相 等 多 种 类 型 的 可控 电 抗 器 ， 大 都 不 能 应 用 于 特 高 压 但 电 网 中 。２ ０世 纪 ８ ０年 代 ， 苏 联 学 者 提 出 了 基 于 磁 前 放 大原理和可控 硅控制技术 的磁控 式 可控 电抗器 ， 由
磁控型可控并联电抗器原理
磁控型可控并联电抗器原理
磁控型可控并联电抗器的原理主要基于直流助磁和磁路并联漏磁自屏蔽技术。
首先，磁控型可控并联电抗器利用附加的直流作用，励磁磁化了铁心，改变了铁心磁导率，从而实现了电抗值的连续可调。
这是通过改变铁芯的饱和程度来实现的，铁芯的饱和程度可以通过调节可控硅的触发导通角来控制附加直流励磁电流的大小。
在整个容量调节范围内，只有面积较小的一段磁路饱和，其余段均处于未饱和线性状态。
当改变小截面段磁路的饱和程度时，就可以改变电抗器的容量。
其次，磁控型可控并联电抗器的铁芯磁路是并联结构形式，截面由不饱和区域铁芯和饱和区域铁芯两者通过交错排列的工艺组成并联磁路。
通过调节不饱和区域和饱和区域的面积或磁阻，可以改变并联磁路中不饱和区域的磁化程度和饱和区域的磁饱和程度，从而实现电抗值的连续及快速的调节。
此外，磁控型可控并联电抗器还采用了结构对称的设计方法，绕组采用自藕式、对称结构，有效的减少了电抗器的损耗及运行时的噪声。
总的来说，磁控型可控并联电抗器是一种利用直流助磁和磁路并联漏磁自屏蔽技术，通过改变铁芯的饱和程度来实现电抗值连续可调的电抗器。
它具有容量连续可调、响应速度快、运行噪声低等优点，在电力系统中有着广泛的应用前景。
电抗器的用电解决方案
电抗器的用电解决方案
高压并联电抗器保护解决方案
高压并联电抗器可以吸收系统容性无功功率，限制系统的过电压和潜供电容电流，提高重合闸成功率。
并联电抗器可能发生的故障有：绕组的单相接地和匝间短路、引线的短路和单相接地、过负荷及冷却系统故障等。
针对并联电抗器的以上特点，需要为其配置差动保护、匝间保护和过流、过负荷等后备保护。
高压可控并联电抗器保护解决方案
高压可控并联电抗器通过调节其控制绕组的励磁电流改变电抗器绕组铁芯磁通密度，从而达到改变电抗器容量的目的，能够灵活的适应系统运行方式的变化。
针对可控电抗器的特点，需要为其配置比例差动保护、控制绕组差动保护、匝间保护及过流等后备保护。
低压电抗器保护解决方案
对油浸式并联电抗器内部及其引出线的相间和单相接地短路，应装设相应的保护：
1、装设电流速断保护，瞬时动作于跳闸；应装设纵联差动保护，瞬时动作于跳闸。
2、作为速断保护和差动保护的后备，装设过电流保护，保护整定值按躲过最大负荷电流整定，保护带时限动作于跳闸。
对于并联电抗器油温度升高和冷却系统故障，应装设动作于信号或带时限动作于跳闸的保护装置。
3、接于并联电抗器中性点的接地电抗器，应装设瓦斯保护。
当产生大量瓦斯时，保护应动作于跳闸，当产生轻微瓦斯或油面下降时，保护应动作于信号。
4、对三相不对称等原因引起的接地电抗器过负荷，宜装设过负荷保护，保护带时限动作于信号。
5、干式并联电抗器应装设电流速断保护作电抗器绕组及引线相间短路的主保护；过电流保护作为相间短路的后备保护；零序过电压保护作为单相接地保护，动作于信号。
1 / 2。
750kV_高压并联电抗器的振动测试与故障分析
确地对应每个测点的位置和信息。布置测点间的距离时，通
高压并联电抗器是电力系统中最主要的一种无功补偿
常不超过 50cm，确保测点间有足够的空间用于放置测点，并 装置，其工作的安全、稳定和可靠将影响整个电力系统的安
且能够覆盖整个电抗器的表面，以准确反映其振动特征。需 全和稳定。高压并联电抗器是可控电抗器中的一类，其结构
值为 30μm，该数值与试验设定的最大振动值一致，此时为
0 误差。对比 3 种方法的最大误差可知，该文设计方法的最
大振动误差数值有所降低，和方法 1、方法 2 相比，最大振
动误差数值降低了 50μm 以上，并且其检测出的最大振动值
与实际值最接近。该试验结果说明，该文设计的方法有效降
低了最大振动误差数值，在一定程度上提高了方法的性能，
此可知，该文设计的 750kV 高压并联电抗器的振动测试与故
障分析方法具备更高的故障分析准确率，有效提高了故障分 析准确性，该方法的性能更优。
方法 1 比方法 2 的故障分析准确率高，但是方法 1 的故障分
析准确率最高值仅为 98.88%，最低值达 98.50%。方法 2 的
故障分析准确率的最低值为 97.50%，最高值仅为 97.83%。
对比故障分析准确率数值可知，该文方法的故障分析准确率
提高了 0.92%，并且最趋近 100.00% 的故障分析准确率。由
方法2 97.50 97.75 97.83 97.75 97.60
根据表 3 可知，3 种方法的故障分析准确率均较高，其
数值均在 97.00% 以上。虽然 3 种方法的准确率均存在一定
波动，但波动均较小，可以满足实际需求。但是通过详细分
析可知，该文方法的故障分析准确率均高于 99.50%，并且
超高压可控并联电抗器录波回放系统设计
工业仪表与 自动化装置
・ ３・ ５
超 高 压 可 控 并 联 电抗 器 录 波 回 放 系 统 设 计
梁 言， 郎 兵
（ 京 交通 大学 电 气工程 学 院 ， 京 １ ０ ４ ） 北 北 ００４ 摘 要 ： 着大 电 网互联 和 大容 量 、 距 离输 电 系统的 发展 ， 网对 电能 质量提 出 了更 高的要 求。 随 远 电 在 超 高压 线路 中可控 并联 电抗 器 已成 为 系统稳 定 必要 的设 备 ， 因此 对 可控 并 联 电抗 器 录波 回放 系
Ｋｅ ｒ ｓ ＥＨＶ ；ｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｓ ｕ ｔ ｅ ｃｏ ；ｗａ ｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｇ ｌｙ ａ ｋ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｔｏｌ ｈ ｎ ａ ｔ ｒ ｅ ｒ ｖ ｅ ｏ ｄ ｎ ；ｐ ａ ｂ ｃ
０ 引言
随着我 国工 业 的迅 猛 发 展 ， 电 网互 联 和 大 容 大
该 文所 设计 的 录波 回放系 统 主要 由录波 模块 和 回放模 块组 成 。录波 模块 完ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 对一 次和 二次 侧数 据
对 电 网的安 全稳定 运行 及 电能 质量 提 出了更 高 的要 求 ｊ 。可 控并 联 电抗 器 作 为 提 高 系 统 调 控 灵 活 性 的有效手 段 ， 可有 效解 决 超 高压 无 功 补 偿 和 电压 控 制 的 问题 。对于 庞 大 的 电力 系 统 ， 速 正 确 地判 断 快 故 障对尽 早恢 复供 电有 着 重 要 的意 义 ， 以对超 高 所
统的研 究也 就 显得 更加 重要 。该 文主要 研 究的是 可控 并 联 电抗 器的 录波 回放 系统所 工作 的硬 件环
境 及软 件 编程 的流程 图。
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。
并联电抗器在特高压电网中的应用及发展
我 国电力系统正 向远距离 、 大容量 、 特高压 的方 向发展。通 过建设具有高强度 的特高压 电 网能 源传送框 架 ， 使得 清洁 的电 力能源能够从我 国西部和北部地 区大规模 传输运送到 中东部地 区的应用环境之 中， 将 电力能源跨流域 、 跨地 区的远程大规模 传 输的构建设想付诸现实 ， 在协调社会能源分配 比例的 同时 ， 将 西 部的能源储备转换 为经济发 展 的优 势 ， 提升 国家 电力能源优 化 配置的效率… 。一整套 的先进特高压设备是建立特 高压电网系 统的前提 ， 而特高压并联 电抗器作为重要 的组成 部分之一 ， 其容 量要 比超高压 系统 中的并联电抗 器大得多 。并联 电抗器 主要用 以补偿线路容性无功 ， 抑制操作过 电压 ； 在 配置 中性点小 电抗 的 情况下抑制潜供 电流， 以提高单相重合闸的成功率 。
３发 展
特 高压输 电线路一般距离较 长 ， 能达 到数百公 里 。技术 上 通常要求采 用 ８分裂 导线作 为特 高压 电力 能源传 输 的线路 原 材料 ， 这就导致线路 网络上 的充 电容性 功率较 大 （ 几百 兆乏 ） ， 过 大的容性 功率在通过 网络 系统 中的感性 配件时 ， 会导 致线路 末 端产 生较大的 电压 。而这种线 路末端 电压过高 的现象 ， 称之 为“ 容升 ” 现象。 在远距离 电力传送线路 的首末段安装并 联 电抗器设 备 ， 能 够在补偿特高压线路 中的电容电流 的同时 ， 尽 可能 限制工频 电 压 数值 的升高幅度 ， 从而起到大大减 少容 升效应 的 目的 。当特 高压系统发生切 除接地故 障 、 甩 负荷或 重合 闸时 ， 在工频 电压 升高的基础上通 常伴 随着操 作过 电压 的产 生 。也 就说 明 了操 作 过电压的幅值高低 与工频 电压的升 高程度有 着直接 的关系 。 所 以特高压线路首末 段加装并联电抗器 后 ， 可 以大 大限制工频 电压 的发展 ， 也就导致 了操作过 电压 的幅值的降低 。
高压并联电抗器在特高压电网中的应用
高压并联电抗器在特高压电网中的应用摘要：在电网的建设过程中，随着负荷的增强其对无功的需求也相应提高了，在高电压或者大容量的状态下，电网安装感性无功补偿装置的根本目的就是充分发挥其对容性充电功率的补偿作用，在负荷较轻的情况下运行电网，其具备吸收无功功率、控制无功潮流以及稳定网络等特点，在改善电压质量，提高供电效率以及降低系统损耗、维持输电系统稳定运行方面起到了积极的作用。
鉴于此，本文就高压并联电抗器在特高压电网中的应用展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：特高压电网；高压并联电抗器；应用1、安装并联电抗器的必要性一般情况下，包括静止无功补偿器以及并联电阻器在内的感性无功补偿装置比较适合应用在大容量、高电压的电网上，在系统过电压的限制方面，在容性无功功率的吸收方面，在潜供电容电流的限制方面都起到了至关重要的作用，从而大大提高重合闸的成功率。
另外，在空载或者是轻载的时候，由于长线路电容效应所引起的工频电压升高也可以由线路并联电抗器消除，这实际上是在轻载线路当中，对无功分工和沿线电压起到了很好的改善作用，潜供电流减少，线损降低，潜供电弧的熄灭速度也会随之加快，发电机自励磁作用就会被彻底消除。
2、安装并联电抗器的优点（1）安装并联电抗器可以大大提高电网运行的经济性能，由于投切电抗器可以起到调节线路无功潮流的作用，因此，由于无功流动所引起的有功损耗就被大大的降低了，达到了降低线路损耗的目的。
（2）使电网运行的安全性能得到较大的改善。
（3）自励磁谐振的情况很有可能发生在同步发电机带空载长线路的过程当中，为了解决这一现象，安装并联电抗器就显得尤为重要了。
3、容升效应特高压输电线路一般距离较长，能达到数百公里。
技术上通常要求采用8分裂导线作为特高压电力能源传输的线路原材料，这就导致线路网络上的充电容性功率较大(几百兆乏)，过大的容性功率在通过网络系统中的感性配件时，会导致线路末端产生较大的电压。
而这种线路末端电压过高的现象，称之为“容升”现象。
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可控并联电抗器调研报告1 国内外研究现状电抗器是电力系统中重要的设备，在电力系统中广泛的应用于限制工频过电压、消除发电机自励磁、限制操作过电压和线路容性充电功率、潜供电流抑制、限制短路电流和平波等。
目前电力系统中使用的电抗器主要是固定电抗器，但随着电力工业的发展，电能质量和节能的要求的提高，固定电抗器越来越不能满足系统的要求，而根据实际需要改变电抗值的可控电抗器也越来越受到人们的关注。
可控电抗器是在磁放大器的基础上发展起来的，20世纪50年代科学家把磁放大器的工作原理引入了电力系统，1955年英国通用电气公司制造了世界上第一台可控电抗器。
从此，可控电抗器引起了国内外学者的广泛关注，并围绕可控电抗器结构原理，控制策略进行了广泛的研究，并大力引进新兴的电力电子技术，产生了大量研究成果和应用实例。
70年代，晶闸管技术应用于电抗器，产生了晶闸管控制电抗器(TCR)。
当时，BBC公司提出一种基于高抗变压器的可控电抗器，1979年，BBC公司在加拿大Kvebek郡Loreatid变电站投运了450Mvar/750kV这种可控电抗器，现仍在运行。
其优点：响应速度快（10ms）；其缺点是：谐波含量大（达到6%），损耗为传统变压器的5倍，该项技术未能推广。
2001年，圣彼得堡理工大学在本体设计上进行较大改进，并增加了用于滤波的补偿绕组，大大减少了这种可控电抗器的谐波损耗，BHEL公司在印度Itarsi投运了一套50Mvar/420kV这种变压器型可控电抗器，目前该系统仍然运行良好。
70年代，俄罗斯提出了一种基于直流磁饱和式可控电抗器，这种电抗器是通过在电抗器中注入直流励磁，调整电抗器铁心的饱和程度，从而实现电抗器输出容量的可控。
随后，俄罗斯先后在一些变电站投运了这种磁控式的可控电抗器，这些可控电抗器一直可靠运行至今。
1986年，前苏联学者改进磁控式可控电抗器结构，又提出了新型的磁阀式可控电抗器，这种磁阀式可控电抗器也是通过调节直流励磁实现电抗器可控的，但是它具有不需要外接电源的优点，因此磁阀式可控电抗器很快成为研究的热点。
磁阀式可控电抗器在俄罗斯和乌克兰得到了良好的应用。
近些年来，国内学者和科研机构也展开了对可控电抗器的研究，在许多方面取得了丰硕的成果。
2006年，中国电力科学研究院和西安变压器厂合作在国内率先生产了500kV/50MVA的油浸交流有级可控电抗器，这种可控电抗器是基于高阻抗变压器分级调节的可控电抗器，2006年9月19日在神木—忻州－石北500kV线路忻州开关站一次性投运成功。
2007年，中国电力科学研究院与沈阳变压器厂合作，生产了国内首台500kV/120MVA磁控式可控电抗器，于2007年9月28日在500kV荆州站投运成功。
可控高抗在特高压电网中的作用：◆提高电网输送能力◆限制工频过电压◆抑制潜供电流、降低恢复电压，保证重合闸成功率◆限制操作过电压◆补偿线路容性功率，稳定电网电压◆减少开关操作，降低维护运行成本◆降低网损2 工作原理根据工作原理的不同，可控并联电抗器可分为高阻抗变压器分级式(stepped controllable shunt reactor，SCSR)、磁控式(magnetically controlled shunt reactor，MCSR)等多种类型。
2.1高阻抗变压器式电抗器的工作原理SCSR 基于高阻抗变压器原理，将普通变压器做成100%的高阻抗，并将高阻抗电抗通过抽头分成N 份，每一等份电抗由双向晶闸管和断路器并联组成的复合开关控制投入和切除。
本文以N = 3 为例介绍SCSR 的结构及工作原理。
应用于超/特高压输电线路的SCSR 三相为3 个单相变压器型的电抗器，高压侧三相绕组采用星型接线，中性点直接接地(可根据需要装设中性点小电抗)；低压侧采用星型接线，低压侧高阻抗电抗分成3 份，对应控制100%、75%、50%、25%共4 组输出容量，以实现容量调节，低压侧中性点直接接地。
SCSR 的单相结构如图所示。
图1 中XL1、XL2、XL3 为低压侧电抗，由并接其两侧的双向晶闸管及断路器控制其投退。
当设备运行时调解输出容量，需要退出相应电抗时，双向晶闸管快速导通，将相应电抗旁路，双向晶闸管导通后并接其两端的旁路断路器合闸，承担回路长期短路电流，双向晶闸管退出运行。
2.1磁控电抗器的工作原理磁控电抗器是在磁放大器的基础上发展起来的，其简化结构如图所示。
工作绕组每相均由两个并联绕组组成．三相星型连接。
工作绕组同名端并联接到系统高压侧．中性点经小电抗接地。
控制绕组三角形连接．为零序谐波电流提供一个闭合回路。
控制绕组的异名端并联接入整流器的输出侧。
超高压线路中磁控电抗器应具有快速响应能力，在断路器计划操作或者故障跳闸时。
用旁路断路器(图中的Bal 和Ba2、Bb1和Bb2、Bc1和Bc2)将控制绕组短路，这样能迅速将磁控电抗器调节到高短路阻抗状态，起到抑制过电压和补偿潜供电流的作用。
磁控电抗器的容量取决于铁心的饱和程度。
改变整流器输出的直流控制电流，对铁心分别起到增磁和去磁的作用，进而调节铁心磁饱和度，即可达到平滑调节电抗器容量的目的。
磁控电抗器工作在极限饱和状态时的输出电流如下图所示，磁控电抗器的输出电流可由下式)(221H H Nl i +=确定，其中l 为两铁芯的长度，N 为工作绕组匝数，H 1和H 2分别为两铁芯的磁场强度。
3 关键技术●可控高抗的适用性研究●可控高抗在系统中的优化配置技术●特高压电网对可控高抗的特殊需求研究●可控高抗的稳态、暂态及各种故障条件下的保护、控制策略●可控高抗数学模型和仿真模型●可控高抗的输电网系统分析和仿真技术●磁控高抗的相关关键技术✧磁控高抗励磁系统响应时间的提高✧谐波及非线性特性对运行的影响✧与合闸电阻及避雷器的配合对限制过电压的作用✧与中性点小电抗的配合抑制潜供电流●高阻高抗阀控系统电压、电流等级的提高针对以上关键技术，国内的一些高校和研究单位对其进行了研究，从文献上获取的有以下这些：（1）超/特高压高漏抗变压器式分级可控并联电抗器的动态模拟：基于高漏抗变压器原理建立模型，可满足对500kV、750kV及1000kV系统中不同容量的SCSR的模拟，具备多种容量输出的控制模式和控制功能，适合于对超/特高压SCSR的控制逻辑及装设SCSR的超/特高压输电系统进行研究。
结构上设置匝间短路抽头，可用于研究和检测其本体保护装置。
结合该装置，可对应用于超/特高压输电系统的可控高抗的调节响应特性进行研究，以及其正常运行、异常情况对系统的可靠性及安全性的影响进行研究。
（2）特高压线路安装可控电抗器的适用性研究：可控电抗器主要是解决长距离重载线路限制过电压和无功调节矛盾，所以特高压交流电网需要可控电抗器。
可控电抗器对系统暂态稳定的影响主要依赖于它在工况下的状态，而与其调节方式关系不大；而可控电抗器对系统动态稳定的影响则不仅与其工况下的状态相关，更主要的是与可控电抗器的调节方式相关，其中，无滞后环节平滑调节电抗器和多次动作分级投切电抗器在工况满负荷的情况下对系统具有最好的作用。
必须通过电磁暂态仿真研究过电压和潜供电流对于可控电抗器的要求，包括响应时间，控制方式及中心点接地小电抗的取值等，并以此指导可控电抗器的设备研发及制造。
（3）高压并联可控电抗器的保护配置：鉴于可控高压并联电抗器与普通高压并联电抗器的结构特点和运行方式的不同，可控高压并联电抗器保护的设置，除包括对主电抗器原边的保护以及作为线路高压并联电抗器运行时对中性点接地电抗器的保护外，还应包括对复变控制绕组的保护，经过详细仿真、分析和试验，提出了增加可控高压并联电抗器大差动保护、副边自产零序电流保护和副边外接零序电流保护来侧重反应副边的相间、匝间及接地故障的保护方案，而这些保护在普通高压并联电抗器保护中是无需配置的。
（4）可控并联电抗器配合中性点小电抗抑制潜供电流研究：给出了中性点小电抗的理论计算公式，并可根据可控电抗器的参数计算小电抗的理论最佳值。
通过EMTP建模仿真的方式得知，由于电抗器的容量可以调节，对于不同容量下发生单相接地故障时，潜供电流的大小也不相同，但均比无高抗时潜供电流要小的多。
所以通过选择合适的小电抗值，可控电抗器能显著地抑制潜供电流。
4 工程应用工程1：忻都500kV可控高抗工程忻都500kV可控高抗工程为世界首套500kV分级投切变压器型可控高抗装置。
装置安装在中国山西省忻州市500kV开关站内，装置兼具母线可控电抗器和线路可控电抗器功能。
忻都站安装可控电抗器，与安装固定电抗器相比，有较好的降低网损作用，2006、2008年最大可减少网损分别为2MW和2.4MW。
另外，可控高抗装置电抗值和容量可以快速调节，对系统电压有一定的调节能力，提高线路输送能力时；紧急情况下可以实现强补以抑制工频过电压；作为线路用可控高抗装置，配合中性点电抗器还可以起到抑制潜供电流、降低恢复电压等作用，保证线路重合闸成功率。
系统参数：额定电压：550kV额定容量：3*50Mvar中性小电抗：1050容量调节范围：25%、50%、75%、100%响应时间：从小容量调节为大容量时间不超过30ms，从大容量调节为小容量不超过100ms工程2：江陵500kV可控高抗工程江陵可控高抗工程于2007年9月投运，是国际上首次将磁控式可控电抗器应用到500kV输电线路侧。
装置安装在中国湖北荆州500kV换流变电站三右交流出线处，其容量为100MVar。
江陵站江陵—三峡右一安装可控电抗器，与安装固定电抗器相比，有较好的降低网损作用，2007、2008年最大可减少网损分别为7.2MW和2.9MW。
另外，磁控式可控高抗装置电抗值和容量可以连续快速调节，对系统电压有一定的调节能力，提高线路输送能力时；紧急情况下可以实现强补以抑制工频过电压；作为线路用可控高抗装置，配合中性点电抗器还可以起到抑制潜供电流、降低恢复电压等作用，保证线路重合闸成功率可控电抗器额定参数：额定容量：3*40Mvar额定电压：550kV短路阻抗：63%励磁系统容量：1MVA中性点电抗器参数：额定电抗值：600Ω±100Ω设抽头5 建议根据特高压电网规划对可控高抗设备的需求，并考虑到设备研制的技术难度，建议可控电抗器装置按照示范、应用和推广三个阶段进行，对于具体的时间表提出初步建议如下表所示。
另外，初期可选择开发难度较小的高阻抗变压器分级投切式可控电抗器，其示范及应用可结合工程尽快开展。
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