Figure 4-21 图5-1 Figure 5-1 图5-2 Figure5-2 图5-3 Figure 5-3 图5-4 Figure 5-4 图5-5 Figure 5-5 图5-6 Figure 5-6 图5-7 Figure 5-7 图5-8 Figure 5-8
DC power with charging the capacitor discharge circuit 岱庄煤矿变电站在济北矿区的结构位置 Dai Mine substation in the economic structure of the mine location of the North 110kV变电所动态无功补偿装置的系统图 110kV substation dynamic reactive power compensation device system diagram 补偿前有功功率变化曲线 before compensation active power curve 补偿前无功功率变化曲线 before the reactive power compensation curve 补偿前功率因素变化曲线 curve power factor before compensation 补偿后有功功率变化曲线 compensated active power curve 补偿后无功功率变化曲线 reactive power compensation curve 补偿后功率因素变化曲线 curve of power factor compensation 41 43 43 45 45 46 46 46 46 47 47 47 47 48 48 48 48 XI
表清单 List of Tables
表序号 表1-1 Table 1-1 表4-1 Table 4-1
表名称 可控电抗器基本类型及特点 basic type and characteristic of controllable reactor 不同移相角下的仿真结果 phase shift under different simulation results 页码 1 1 35 35 XII
1绪论
1绪论 1 Introduction
1.1课题研究背景及意义（The Background and Significance of the Subject）
随着我国经济的持续较快发展，在对电力需求与日俱增的同时，对电力系统的电能质量和安全运行水平的要求也越来越严格[1]。多年以来，电力系统工作者已经达成共识:要提高电网的安全运行、经济运行和电能质量，除了电网本身结构要合理以外，还要求具备先进的调节控制手段。而在系统当中安装无功功率补偿设备可提高供用电系统和负载的功率因数，降低设备的容量，进而降低功率损耗，提高供电质量;在长距离输电过程中适当的地点安装无功补偿设备可用来改善输电系统的稳定性及提高输电能力。所以，应用无功补偿装置是改善电网质量运行的一个重要的措施，也是当今电力系统发展领域所要面临的一个重大课题，而且受到越来越多的关注。
除此之外，随着大功率电力电子器件的迅猛发展和大容量变流装置的广泛应用，不仅要消耗大量的无功功率，而且同时还要产生大量的谐波电流，严重损害了供用电系统和负载的功率因数，对其它的用电设备正常工作造成严重的危害，而且对供电系统污染严重，对其稳定的运行造成严重的影响，这就要求有一种新型的无功补偿装置能够提供较好的无功支撑，以此来降低对电网的危害程度。
目前电网当中的无功补偿装置主要有同步调相机、晶闸管投切电容器、开关投切电容器组、晶闸管控制电抗器等，而且无功发生器近些年来也得到了越来越多的关注[3-6]。但是由于同步调相机响应速度很慢，而且运行维护比较困难;而投切电容器组的开关故障频率比较高、响应速度缓慢而且还经常产生过电压及谐振现象; 晶闸管投切电容器造价较高，控制相对比较复杂，且只能分组投切电容器而不能连续平滑调节无功功率; 晶闸管控制电抗器有很大的谐波注入，因此晶闸管的抗压耐流能力要求很高，控制复杂，而且价格比较高。
可控电抗器可以平滑地调节电抗值，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。磁阀式可控电抗器正是在这一背景下诞生和发展的，具有广阔的应用空间[7]。该补偿系统可以直接用于直到1150kV的任何电压等级的电网作为可平滑调节的无功补偿装置，而且还可以动态地跟踪负荷和电网的传输功率变化从而自动平滑调节自身的容量，同时还能发挥无功补偿和限制过
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硕士学位论文
电压的作用，在很大程度上改善了电网的运行经济效益。
磁阀式可控电抗器(MCR)作为一种新型无功补偿装置具有极大的发展空间和应用前景。MCR是一种带铁心的非线性电路，利用直流激磁来控制铁心的饱和度，进而改变交流绕组感抗值。作为电力系统研究领域无功功率补偿的重要装置[8-10]，近些年来得到越来越多的关注。在电力系统领域，它可用于无功补偿装置，用来限制操作过电压、减小线路上的的损耗，改善电力系统的输电质量、提高电网的稳定性和可靠性，可以平滑调节功率，且控制灵活成本较低，便于管理和维护。
1.2课题的国内外研究概况(Overseas and Domestic Research Outline of the Subject)
1916年左右，国外文献中出现基于饱和电抗器原理的“磁放大器”专业名词，但直到非线性铁磁理论发展和出现高性能磁性材料以后，饱和电抗器的技术和应用才有较大的发展。20世纪40年代随着工业自动控制系统的发展，饱和电抗器作为一种放大元件得到了较大发展。20世纪50年代，形成了一套完整的磁放大器理论，并被引入电力系统。1955年英国BEC公司造出了世界上第一台可控电抗器，由于调节响应时间慢，有效材料消耗和有功损耗大，限制了其推广应用。70年代随着电力电子技术的快速发展，晶闸管控制电抗器成为研究的热点。美国GE公司研制出了世界上第一台TCR型静止无功补偿设备。随后晶闸管控制的设备一直占据着主导地位，包括晶闸管投切电容器、晶闸管控制变压器、晶闸管控制电抗器。1986年，前苏联专家提出了新型磁阀式可控电抗器，使得饱和式可控电抗器研究有了突破性进展[11]。尤其随着高压直流输电和高压、超高压交流输电的发展，欧美等国家也认识到了可控电抗器的巨大发展前景，也开始对可控电抗器进行研究，国内学者和科研院所也展开了对可控电抗器的研究工作，并取得了丰硕的成果和宝贵的经验。如2006年，由西电变压器公司生产的中国首台50Mvar/500kV有级可控单相并联可控电抗器通过出厂试验，2007年中国首台30Mvar/110kV磁阀式可控电抗器通过专家和机构鉴定，同年由中国电科院研制的120Mvar/500kV直流磁控式电抗器在荆州顺利投运。90年代由俄罗斯学者提出变压器式可控电抗器的概念，它与传统的磁通控制的可控电抗器相比，具有响应速度更快，功率损耗和谐波电流更小的优点。
如今可控电抗器，已发展成为具有多种结构和控制方法的族群，用途各异，各有优缺点[14-15]。表1-1为可控电抗器的基本类型及特点。
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