探讨高压可调电抗器型静止无功补偿装置

      摘 要：介绍一种新型高压静止无功补偿装置，它是由可调电抗器来实现对电容器电流的补偿的，具有结构简单，安全可靠、易于控制的特点。    

      关键词：电抗器  串联电抗器  静止无功补偿   
 
      一、前言
　　无功静止补偿装置是上个世纪70年代出现的一项用来调节无功功率的新技术。由于这种装置具有快速、连续调节无功等优点，在电力系统中得到重视与应用。但是由于其技术复杂成本又高，限制了在我国的普及。
　　
      可调电抗器型无功静止补偿装置与现行静止无功补偿装置不同，它采用电抗器与电力电容器相配合来调整供电系统的无功功率，具有不产生谐波，控制电路简单，成本低，可靠性好的特点，可实现对无功功率进行快速、连续自动调节，使供电系统的功率因数达到最佳状态。
   
      二、系统结构与工作原理
　　高压可调电抗器型无功静止补偿装置由电抗器、电力电容器组和控制电路组成，如图1所示。由电压互感器和电流互感器从电网取得电压、电流信号，经过控制电路输出与相角成比率的电压信号，控制和改变可控硅的导通角来改变可调电抗器控制绕组的电流，电抗器主绕组的电流也随之改变。

      由于可调电抗器与电容器组是并联在供电网络上的，可调电抗器中电流改变的同时也改变了主回路中电流的相位，使相位保持在预定值上。当负荷变化引起相位变动时，控制电路将相位变化值检测出来，改变可控硅的导通角，由可调电抗器控制绕组中电流的变化，去改变主绕组中的电流，调整主回路中电流的相位，使功率因数保持在预定值上。
   
      三、电抗器的工作原理
　　电抗器是这种静止补偿装置的关键设备，其结构如图2所示。图中A、N是电抗器主绕组，K1、K2是控制绕组。电抗器工作时，K1、K2中通直流电流。当直流电流的大小发生变化时，铁心的相对磁导率将随之变化，主绕组电感量也随之变化，实现电抗值的连续可调。
　　
      铁心的磁导率随磁场强度的变化而变化。当磁场强度为0时，相对磁导率并不等于1，当磁场强度达到H0时，相对磁导率最大，而达到H??1时，相对磁导率最小。当控制电流等于零时，电抗器工作在H0附近；加大控制电流，铁心的相对磁导率变小，电感量变小，电抗器电流变大，也就是电抗器的容量变大，反映在A、N两端的电抗值相对变小，这样用改变控制绕组的电流来达到改变电抗值的目的。这种可调电抗器的调节范围可达90%，电抗器本身产生的谐波也很小，实测值是2.5%。
   
      四、无功电流的测量及线路组成
      4.1基本原理   
      设：电压信号为sinωt,其中ω=2π×50，作为基准信号；电流信号为 I0sin(ωt φ),其中φ为功率因数角。将两个正交项的幅值I0sinφ及I0cosφ分离出来，就是有功电流和无功电流。    
 
      4.2控制电路
　　以A相为例(B、C相与A相电路结构相同)，IA、UA是经电流、电压互感器从A相获得的电流电压信号。信号IA经滤波、放大后送入cosφ检测电路；信号UA移相90°后变换成与UA同频率的方波，送入cosφ检测电路，cosφ检测电路输出与系统无功电流成比率的电压信号，与功率因数给定值比较，其差值经放大后触发可控硅，可控硅输出电压经整流后送给可调电抗器控制绕组。
  
      五、结论
　　研制的10kV，180kvar可调电抗器型静补装置，经运行实验表明，谐波不大于25%，系统响应时间不大于0.3s，运行稳定可靠，系统功率因数保持在0.95～0.98。可以满足电力系统无功补偿的需要。