关键词： 无功补偿；新型可控电抗器 1引言 无功补偿的好坏，直接影响到电力系统的稳定性、电能质量与设备安全。长期以来，一直采用的电抗值固定的高压并联电抗器，产生了大量的有功损耗，使电网的性能降低。随着电力电子技术的不断发展，使电力系统智能控制、无人值守成为可能，也为研制新一代无功补偿设备提供了广阔的空间。 沈阳变压器有限责任公司成功地研制出新型可控电抗器，它是常规并联电抗器、滤波电抗器及串联谐振试验装置中的电抗器等产品的更新换代产品。其主要作用是无功功率补偿、抑制工频电压升高及防止发电机自励磁等。它可以广泛应用于各电压等级输电线路、电气化铁路以及冶炼轧钢等感性负载频繁变化的场合，具有广阔的应用前景。 2KKD-35-207-446的主要技术参数 作为工业样机，该新型可控电抗器是改进型结构，型号为：KKD-35-207-446（第1个K-可控，第2个K-电抗器，D-单相，35 kV，207 A，446 mH），它是一种全新的无功补偿设备，含有晶闸管和二极管等电子元件及相应的控制系统，属于电力电子智能产品。其结构及工艺简单，与类似性能的功补方案相比，成本要低很多。容量可连续无级调节，调节范围大，额定容量与最小容量之比可达100倍以上。同时，谐波小于相控电抗器TCR，成本低。 该产品填补了国内空白，且已申请了3项国家专利。其主要技术指标如下： 额定容量：6 000 kvar 额定电压：29 kV 最高电压：31 kV 电压等级：35 kV 绝缘水平：AC85LI200 相数：单相 额定电流：207 A 阻抗变化范围：（<100）～2 800 Ω 空载电流：2 A（试验值） 空载损耗：9.5 kW（试验值） 负载损耗：48 kW（试验值） 冷却方式：ONAN 总重：23 t 3产品的原理及主要结构 新型可控电抗器由二部分组成，即电抗器主体和控制系统，其电路简图如图1所示。图中V1、V2是晶闸管，V是二极管。其原理是通过控制V1及V2的导通，改变铁心的磁通密度，使其达到饱和，从而改变线圈的电感，调整电抗器的容量。改进型采用等截面铁心，简化了制造工艺，降低了产品的成本。 图1电路简图 （1） 铁心片采用优质冷轧硅钢片，以降低铁心损耗。 （2） 铁心为单相四柱结构，粘带绑扎，全斜接缝。全方位磁屏蔽，降低损耗，防止局部过热。 （3） 油箱为桶式结构，平盖，外形美观。器身下部有定位钉与箱底固定，上部与箱盖用吊螺杆连接，同时箱盖与上横梁也有连接。 4控制系统 控制系统包括二部分：主电路和控制柜，二者用光纤连接。其控制原理是：信号采集点的电网电压、负载电流分别经相应的电压互感器和电流互感器变换后，作为信号接入控制柜。控制柜内的单片机系统通过对信号的实时采集、分析，计算出相应采集点的有功功率、无功功率以及功率因数等参数，然后按照用户所要求的无功补偿规律，输出适当的触发脉冲，脉冲经过电光变换，通过光纤送至主电路处，经过光电变换及放大后，触发晶闸管，从而控制可控电抗器。图2为其接线原理图。 图2控制系统接线原理图 4.1主电路 主电路主要技术参数: 电压等级：35 kV 额定电压：29 kV 最高工作电压：31 kV 额定频率：50 Hz 4.2控制柜 （1） 输入信号：3路50 Hz模拟信号输入，其中第一路是单相电网电压（电压由29 kV变换而来）信号，第二路是单相电网电流信号。第三路是电抗器电流信号。电压信号是电网电压经电压互感器变换后，变为交流100 V左右电压信号输入控制柜；电流信号是经电流互感器变换后输出的小于5 A的电流信号。 （2） 输出信号：根据电网电压、电流及其相位关系，控制系统应数学模型计算出电网的无功功率，并根据其大小确定晶闸管需要的触发角，通过光纤输出2路电光信号，二者相位相差180°，每路信号控制多只晶闸管的同步触发。 （3） 与可控电抗器测量保护装置的接口。控制柜与可控电抗器的测量保护装置有适当的接口，当可控电抗器处于异常状态时，控制柜具有报警功能（在面板上相应的显示灯闪亮）。可控电抗器的测量保护装置主要有：① 压力释放阀；② 电阻温度计；③ 信号温度计；④ 气体继电器；⑤ 套管型电流互感器TA。 （4） 显示与报警。控制柜在面板上动态实时显示数据包括：① 测量点的电压（有效值即方均根值，V）；② 测量点的电流（有效值即方均根值，A）；③ 测量点的功率因数；④ 测量点的无功功率；⑤ 测量点的有功功率；⑥ 测量点的视在功率；⑦ 可控电抗器的总电流（有效值即方均根，A）。 功率因数用LED显示，其他量用液晶显示，液晶有背光功能。 （5） 控制柜留有一个接口，用于与可控电抗器所在变电所的电抗器切除开关进行连接，以便根据需要，在可控电抗器发生异常时对其进行切除。 （6） 控制柜采用高性能单片机，硬件由地址锁存器、程序存储器、数据存储器、总线驱动器、扩展I/O芯片、电源监视器、硬件看门狗等组成。其控制软件包括：功率因数角的调节、保护、数据计算、键盘管理、显示。采样的速度快、精度高，具有实时功能。 （7） 触发电路的移相范围在5°～175°范围内变化（同步电压为电网电压），在变化过程中，脉冲不畸变失真，可靠地对晶闸管进行触发。 （8） 控制柜的面板具有薄膜键盘，在控制过程中，液晶上显示控制过程，它具有多个菜单。该控制柜在铁道部电力机车研究所（湖南）电磁兼容试验室通过了电磁兼容（EMC）试验，符合有关IEC标准。 5结束语 该产品结构先进，性能优越，成本较低，具有广阔的应用前景，较好地解决了电力系统的无功补偿问题，是无功补偿的一种理想选择方案。它是常规并联电抗器、滤波电抗器及串联谐振试验装置中电抗器等产品的更新换代产品。相信随着我国电力事业的发展，该产品必能发挥出应有的作用。 作者简介：张铁军（1969-），男，高级工程师，从事电力变压器及电抗器设计和研究工作； 李治（1963-），男，工程师，从事机械工程研究。
