探討高壓可調電抗器型靜止無功補償裝置

      摘 要：介紹一種新型高壓靜止無功補償裝置，它是由可調電抗器來實現對電容器電流的補償的，具有結構簡單，安全可靠、易于控制的特點。    

      關鍵詞：電抗器  串聯電抗器  靜止無功補償   
 
      一、前言
　　無功靜止補償裝置是上個世紀70年代出現的一項用來調節無功功率的新技術。由于這種裝置具有快速、連續調節無功等優點，在電力系統中得到重視與應用。但是由于其技術復雜成本又高，限制了在我國的普及。
　　
      可調電抗器型無功靜止補償裝置與現行靜止無功補償裝置不同，它采用電抗器與電力電容器相配合來調整供電系統的無功功率，具有不產生諧波，控制電路簡單，成本低，可靠性好的特點，可實現對無功功率進行快速、連續自動調節，使供電系統的功率因數達到最佳狀態。
   
      二、系統結構與工作原理
　　高壓可調電抗器型無功靜止補償裝置由電抗器、電力電容器組和控制電路組成，如圖1所示。由電壓互感器和電流互感器從電網取得電壓、電流信號，經過控制電路輸出與相角成比率的電壓信號，控制和改變可控硅的導通角來改變可調電抗器控制繞組的電流，電抗器主繞組的電流也隨之改變。

      由于可調電抗器與電容器組是并聯在供電網絡上的，可調電抗器中電流改變的同時也改變了主回路中電流的相位，使相位保持在預定值上。當負荷變化引起相位變動時，控制電路將相位變化值檢測出來，改變可控硅的導通角，由可調電抗器控制繞組中電流的變化，去改變主繞組中的電流，調整主回路中電流的相位，使功率因數保持在預定值上。
   
      三、電抗器的工作原理
　　電抗器是這種靜止補償裝置的關鍵設備，其結構如圖2所示。圖中A、N是電抗器主繞組，K1、K2是控制繞組。電抗器工作時，K1、K2中通直流電流。當直流電流的大小發生變化時，鐵心的相對磁導率將隨之變化，主繞組電感量也隨之變化，實現電抗值的連續可調。
　　
      鐵心的磁導率隨磁場強度的變化而變化。當磁場強度為0時，相對磁導率并不等于1，當磁場強度達到H0時，相對磁導率最大，而達到H??1時，相對磁導率最小。當控制電流等于零時，電抗器工作在H0附近；加大控制電流，鐵心的相對磁導率變小，電感量變小，電抗器電流變大，也就是電抗器的容量變大，反映在A、N兩端的電抗值相對變小，這樣用改變控制繞組的電流來達到改變電抗值的目的。這種可調電抗器的調節范圍可達90%，電抗器本身產生的諧波也很小，實測值是2.5%。
   
      四、無功電流的測量及線路組成
      4.1基本原理   
      設：電壓信號為sinωt,其中ω=2π×50，作為基準信號；電流信號為 I0sin(ωt φ),其中φ為功率因數角。將兩個正交項的幅值I0sinφ及I0cosφ分離出來，就是有功電流和無功電流。    
 
      4.2控制電路
　　以A相為例(B、C相與A相電路結構相同)，IA、UA是經電流、電壓互感器從A相獲得的電流電壓信號。信號IA經濾波、放大后送入cosφ檢測電路；信號UA移相90°后變換成與UA同頻率的方波，送入cosφ檢測電路，cosφ檢測電路輸出與系統無功電流成比率的電壓信號，與功率因數給定值比較，其差值經放大后觸發可控硅，可控硅輸出電壓經整流后送給可調電抗器控制繞組。
  
      五、結論
　　研制的10kV，180kvar可調電抗器型靜補裝置，經運行實驗表明，諧波不大于25%，系統響應時間不大于0.3s，運行穩定可靠，系統功率因數保持在0.95～0.98。可以滿足電力系統無功補償的需要。