磁控电抗件在电力体系之运用研究

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1、磁控电抗件在电力体系之运用研究第一章绪论1.1课题的近年来随着超高压、特高压、长距离输电网的建设和发展，特别是西北高压输电线路的建设，线路对地的充电容量显著增加，造成轻载和空载时超前无功功率过大，使线路末端电压上升;超前电流使电力损耗增大以及切除负荷产生工频过电压等后果。因此，必须在系统上安装滞后分量的调相设备，补偿充电容量。并联电抗器具有吸收超前无功、在超高压系统中限制操作过电压和工频过电压的作用。在现有的各种并联电抗器中，传统不可控电抗器为限制操作过电压，长期并入电网，具有以下弊端:(1)增大等效

2、波阻抗，减少自然功率值和线路传输能力;(2)在重载输电时，仍需给电抗器提供大量无功，这就要求受端系统增大容性补偿无功和相应投资;(3)因电抗器有持续的有功损耗而增大输电成本。在传输大功率时会造成很大的附加功耗、降低线路电压。可控电抗器可以平滑的调节电抗值，解决系统因潮流变化大所造成的无功补偿和电压调节十分困难的问题。可控电抗器正是在这一背景下诞生和发展的。在无功补偿方面，电网中现有的自动无功补偿装置主要有同步调相机、开关投切电容器组、晶闸管投切电容器(TSC)、晶闸管控制电抗器(TCR)、静止无功补偿

3、器(STAT)等。同步调相机为机械开关补偿设备，响应速度慢、开关故障频率高，且因开关的合闸涌流和重燃容易产生过电压和谐振现象[6l。晶闸管投切电容器造价高，控制复杂，且不能连续调节。晶闸管控制电抗器在电力系统中得到了广泛的应用，这主要是由于TCR控制灵活、响应速度快。但由于晶闸管制造水平的限制，当TCR接入6kV电压等级以上的电网时，需要将器件进行串联以承受高压，而且TCR中晶闸管要求精确的控制和复杂的过压、过流保护装置。TCR在运行过程中会产生较大的谐波电流，需额外添加滤波装置。为解决以上问题，我们

4、有必要寻求一种成本低廉、维护简单、在高压系统中应用的可调无功源。磁控电抗器(MagiccnableReactor，McR)在这个背景下提出具有很大的意义，具有广阔的应用空间。磁控电抗器是一种特殊的特高压并联电抗器，它不仅能随着传输功率的变化而自动平滑地调节本身的容量。而且当并联电抗器在小容量的范围运行而线路传输大功率时，一旦发生暂态过程，它会急剧地增大容量而呈现出深度的强补效应，即仍能起到像大容量那样的降低操作过电压的作用。在特高压长线中，磁控电抗器可轻易地将操作过电压限制至1.6倍以下，因而可以取代

5、现有的常规限压措施。磁控电抗器能在短时间内从空载调节到额定值，在特高压、远距离输电网中广泛使用能显著减少线路空载(轻载)损耗，提高电网可靠性和优化电网运行状况。新型磁控电抗器可直接用于直到1150kV的任何电压等级的电网作为连续可调的无功补偿装置，并可直接联接于特高压线路侧，同时发挥无功补偿和限制过电压的作用，在很大程度上提高了电网的运行经济效益。综上所述，磁控电抗器在调整电网电压、补偿无功、提高电网输电能力及限制过电压等诸多方面有着广阔的发展前景。而且磁控电抗器与其它可控电抗器相比，成本低廉、制造工

6、艺简单，这将使磁控电抗器在电力系统中充分发挥其重要作用。第二章磁控电抗器的数学模型及特性2.1磁控电抗器的结构图2-1为单相磁控电抗器结构图。电抗器由两个等截面、等长度的主铁芯1、2和两个等截面、等长度的旁扼1、2组成。旁辘截面积大于主铁芯截面积，两个主铁芯柱截面积较小可保证工作时磁压降大部分降落于两个主铁芯柱上，使其较容易达到饱和。每个主铁芯上绕有总匝数为TP是加拿大H.、10O0kV线路合空线过电压限制在1.25倍左右。(4)磁控电抗器快速调节能力(如30oMieJournal,1989[2]Ba

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