MCR型SVC说明书

目录1、MSVC装置概述……………………………………（1）2、磁控电抗器（MCR）………………………………（2）3、补偿技术比较………………………………………（7）4、磁控电抗器结构……………………………………（9）5、设计参考资料………………………………………（10）附一、MSVC在水泥行业中的应用…………………（17）附二、MSVC在煤炭行业中的应用…………………（21）附三、MSVC在电气化铁路行业中的应用…………（27）11.MSVC装置概述：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，不能推广。杭州银湖电气设备有限公司自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。2图1动态无功补偿装置（MSVC）一次系统图2．磁控电抗器（MCR）2.1.基本工作原理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。图2单相磁控电抗器铁心、线圈示意图3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2.2.原理接线图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1T、2T，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D接在两个线圈的中间。KN2N2N1T2TDAX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4统电压。在电源电压正半周触发导通可控硅1T，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2T，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2.3.技术特性2.3.1谐波特性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，5次谐波电流为2.5%左右。5基波电流/10总谐波电流含量3次谐波电流含量5次7次图6磁控电抗器谐波电流分布2.3.2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2.3.3控制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。6图8磁控电抗器控制特性2.4.技术优势：2.4.1可靠性2.4.1.1.磁控电抗器不需要外接直流励磁电源，完全由电抗器的内部绕组来实现自动控制2.4.1.2.通过控制可控硅的控制角进行自动控制，实现容量连续可调，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。2.4.1.3.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。2.4.2安全性：2.4.2.1.与TCR相比，MCR仅仅需一只二极管、两只可控硅，可控硅两端电压只有系统电压的1％～2％，无需串、并联，不容易被击穿，运行稳定可靠。2.4.2.2.可控硅整流控制产生的谐波不流入外交流系统，无二次谐波污染。2.4.2.3.即使可控硅或二极管损坏，磁控电抗器也仅相当于一台空载变压器，不影响系统其他装置的运行。2.4.2.4.接入三相系统的MCR采用△连接，并不是将磁控电抗器取代滤波电容中的串联电抗器，因此与电容器不会产生谐振。当MCR容量与电容器容量相等时，发生并联谐振，等效阻抗为无穷大，相当于从系统中断开。72.5.经济优势2.5.1.采用低电压可控硅控制，设备投资少，后期免维护。2.5.2.在相同电压下可提高30%的输电容量，降低输电线路的损耗。2.5.3.可取消自耦变压器第三绕组以及补偿电容器，工程总造价降低2.5.4.磁控电抗器结构简单、占地面积小，基础投资大大压缩。2.5.5.MSVC自身有功损耗低，仅为TCR的50%。3、补偿技术比较3.1典型技术比较表比较项目MCR型SVCTCR型SVC开关投切TSC投资中大中大运行方式无级调节（连续）无级调节（连续）分级投切（离散）分级投切（离散）可靠性免维护，使用寿命２５年维护量大维护量很大维护量大谐波水平比TCR型小50%5次:6.5%,7次:3.7%无小投切涌流无无7倍以上无有功损耗0.5%--0.8%1%--1.5%很小小占地面积为TCR的1/10很大，难布置大大调节时间0.3S40ms0.8S40ms过载能力150%无无无电磁污染无辐射大量工频磁场，对人体危害无无3.2.TCR型SVC的特点：电感平衡部分的结构一般是由可控硅、平衡电抗器、控制设备及相应的辅助设备组成，其优缺点大致表现在以下几方面：3.2.1晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下，容易被击穿，3.2.2晶闸管发热量大，一般情况采用纯水冷却，除了要有一套水处理装置8可靠的水源而外，还需配有监护维修人员。3.2.3由于调整主电抗电感量只能靠控制可控硅器件的导通角，关闭则需靠交流电的过零特性，所以必然会产生不同程度的谐波电压污染电网。3.2.4TCR型SVC最大的优点是调节速度很快，可以在毫秒时间内补偿系统的感性需求。3.2.5需要较大的设备安装和运行工作位置，即占地面积很大。３.3MCR型SVC的特点：电感平衡部分的结构是由一台磁控电抗器组成，其优缺点大致表现在以下几方面：3.3.1磁控电抗器控制部分的可控硅一般工作在系统额定电压的百分之几的水平上，由于是在控制磁阀的饱和度，所以无需很大的控制功率，晶闸管工作在低电压小电流的工况下，大大提高了系统的稳定运行系数。3.3.2磁控电抗器本体就像一台变压器，可以采用不同的冷却方式，在35千伏电压等级以下均采用风冷和油冷两种自然冷却方式，所以没有辅助冷却设备，可以为无人值守的变配电系统配套使用。3.3.3由于可控部分工作在直流运行方式，所以不会产生谐波电压，近乎于TCR型所产生谐波量一半以下的谐波是因为磁化的非线性过程造成的。3.3.4磁控电抗器的缺点是反应速度比TCR型要慢，在0.3秒以上，与饱和速度成反比。目前正开发反应速度更快的产品。3.3.5磁控电抗器免维护、占地面积小、安装方便。4、磁控电抗器结构94.1磁控电抗器的结构（如图10）：图10磁控电抗器的外围结构4.2外型尺寸：型号额定电压(kV)额定容量(kvar)长(mm)宽(mm)(含散热器)高(mm)（含套管）BKCK-Y/10-100010（６）1000180012001600BKCK-Y/10-210010（６）2100190015001700BKCK-Y/10-300010（６）300019501600175010BKCK-Y/10-400010（６）4000200017001800BKCK-Y/10-500010（６）5000210017501800BKCK-Y/10-1000010（６）10000250022001900BKCK-Y/10-1500010（６）15000280024002200BKCK-Y/35-250003525000360032002400BKCK-Y/35-3500035350004300400024005、设计参考资料5.1动态无功补偿装置（MSVC）总系统图（XX项目）图11三相电抗器的系统接线图XX项目电压控制目标为10kV电压稳定，功率因数的控制目标是110kV功率因数最优。电抗器控制器控制目标信号由10kV侧电压互感器YH2二次侧输入（Ua、Ub、Uc），由于变电站有两台110kV主变压器，其电压电流信号都需要接入控制器，即图中110kV侧的电压互感器YH1（Ua、Ub、Uc、Un，Un为中11性点），一号主变压器电流互感器LH1（Ia、Ib、Ic），二号主变压器电流互感器LH2（Ia、Ib、Ic）。由控制器输出电抗器控制信号分别为控制接于Uab间的电抗器控制信号M0-Lab、M1-Lab、M2-Lab，控制接于Ubc间的电抗器控制信号M0-Lbc、M1-Lbc、M2-Lbc，控制接于Uca间的电抗器控制信号M0-Lca、M1-Lca、M2-Lca。5.1.1磁控电抗器控制器接线图如下表所示：磁控电抗器控制器接线图名称端子排号说明电源220VAC/DC＋○D1-1电抗器控制器工作电源220V（或110V）交流或直流－○D1-2110kV电压YH1输入信号UA○D1-30～100VUB○D1-40～100VUC○D1-50～100VUn○D1-6110kV一号主变电流LH1输入信号Iain○D1-70～5A（A相线路电流一进一出）out○D1-8Ibin○D1-90～5A（B相线路电流一进一出）out○D1-10Icin○D1-110～5A（C相的电流可以不输入）out○D1-12110kV二号主变电流LH2输入信号Iain○D1-130～5A（A相线路电流一进一出）out○D1-14Ibin○D1-150～5A（B相线路电流一进一出）out○D1-16Icin○D1-170～5A（C相的电流可以不输入）out○D1-1810kV电压输入信号Ua○D1-190～100VUb○D1-200～100VUc○D1-210～100V12○D1-22三相电抗器电流输入I_Labin○D1-230～5A（接AB相电抗器电流互感器）out○D1-24I_Lbcin○D1-250～5A（接BC相电抗器电流互感器）out○D1-26I_Lcain○D1-270～5A（接CA相电抗器电流互感器）out○D1-28电抗器AB控制脉冲输出M0_Lab○D1-29到电抗器本体控制箱接线盒M1_Lab○D1-30M2_Lab○D1-31电抗器BC控制脉冲输出M0_Lbc○D1-32到电抗器本体控制箱接线盒M1_Lbc○D1-33M2_Lbc○D1-34电抗器CA控制脉冲输出M0_Lca○D1-35到电抗器本体控制箱接线盒M1_Lca○D1-36M2_Lca○D1-37电抗器故障信号输出开关量输出＋○D1-38－○D1-39预留信号输入开关量输入＋○D1-40－○D1-41RS232接口九针标准通讯接口1.由于电压与功率的考核是在110kV侧，因此需要输入110kV的电压电流信号2.三相电抗器AB