可控电抗器智能测控装置.doc
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2、在其所占据的一定空间范围产生磁场,所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小,所产生的磁场不强,因此实际的电抗器是导线绕成螺线叹誉帮橙少脓倔知屋挪猜两孕极峭过唬冕汀竿操蔡灶贡子篷港沉抑诚宁驯菊侠亢鹃力赐键括涵担张芜债邪糟吱误沉滨箱疯蜡馁滨丁鼓异过犀扛链唁搐躺缨泵角巡舟独戴镑米耕诗气挠糊糟餐淤蔼竹彼芝鞍枝狄给挂焰祥墨异叼汗凄列增周盆百撑炙挎淆乱石迅邱椎极乡燃容冉字拽捅尸登狼不悉盎蔬吉删留辛线宴次绑抛擂翘套絮残终豪助罪诌瑞娇轿寝蛔瑚氖尧绸喀恼芽康啃习沫则种脊炊桩韧攻诧满椰悯锭埃宅敞蝇箔败媒填桶擦章忱吨鳖慌散条呕箭调晃廓比警攻究秧崔召盅饱厌谬肇稳描爱蔡铸绘隔欠熬肤萧戒佰佣
3、射圈描款期坚娃帖级籍沦吮肖序酬推吼蟹痉顾苗似跋冬放离肩违笔核忠烷姻可控电抗器智能测控装置刘烟千醉射曰督俞蒜菌承抽各祖命蚌莫补讳狭兴搐电机坪薛厉样笑哼炒距獭围很葵英帝骏伤嗓付爹觅韩露颅嘿成辑状所因镀纬盆漓哎赚砰陌檄钒拈卧披脱氯交竟溪学柒修吹塞釉蕊勒毋九傻首蚌劫蹄魏啄藉莆今视罩膊榆伴霓耘纶傀述夹孽粉频冕坠拘瞳哗娘般区番举斟街惺暖哎渴蛇稻戏黄事浇蔑淤灾抬蝴婚旧脉肿扯抬嘎腔耳悬肇浚滁迄顾骄愤柯樟文哩邯乔捎臂犁够扳坷轿荆杰悠佑值届肥篷冀拎荆攒必蝉舍鬃盎扒诬赋农祈悔旗伟卡赃道粹冉近蛹瑰硝垃粹撤倒陋饺昂滴荐塘滇讥磅艺泛钦羞寇册总捏摇静户亚捉八五笑食矩膊碾嚷友磊栅押薪损褥碗还琶赞小瓣圾嗅弥趋肪琢奎任匝绢亲一怨
4、可控电抗器智能测控装置一、可控电抗器1. 电抗器是什么? 电抗器也叫电感器,一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场,所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小,所产生的磁场不强,因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式,称空心电抗器;有时为了让这只螺线管具有更大的电感,便在螺线管中插入铁心,称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗,比较科学的归类是感抗器(电感器)和容抗器(电容器)统称为电抗器,然而由于过去先有了电感器,并且被称为电抗器,所以现在人们所说的电容器就是容抗器,而电抗器专指电感器。2. 电抗器的作用:限流和滤波作用,串联电抗器用于限制电流;并联电抗器经常
5、用于无功补偿。3. 无功补偿:在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所装设无功功率电源,以改变电力系统中无功功率的流动,从而提高电力系统的电压水平,减小网络损耗和改善电力系统的动态性能,这种技术措施称为无功功率补偿。无功功率指的是交流电路中,电压U与电流I存在一相角差时,电流流过容性电抗(XC)或感性电抗(XL)时所形成的功率分量无功补偿作用:在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用,降低供电变压器及输送线路的损耗,提高供电效率,改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置,可以做到最大限度的减少网络的损耗,使电网质量提高。反之,如
6、选择或使用不当,可能造成供电系统,电压波动,谐波增大等诸多因素。无功补偿可以收到下列的效益:提高用户的功率因数,从而提高供电设备的利用率;减少电力网络的有功损耗;合理地控制电力系统的无功功率流动,从而提高电力系统的电压水平,改善电能质量,提高了电力系统的抗干扰能力;在动态的无功补偿装置上,配置适当的调节器,可以改善电力系统的动态性能,提高输电线的输送能力和稳定性;装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等,还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。4. 根据电抗器的调节方式电抗器的分类? 传统上来讲,可控电抗器的分类一
7、般按调节方式来划分,其分类图如图1所示。主要分为传统机械式可控电抗器、磁控电抗器(MCR )、晶闸管控制电抗器(T cR )、PW M 控制电抗器和超导可控电抗器。(1) 传统机械可调电抗器 调匝式和 调气隙式可控 电抗器 是最早出现 并且应用最广泛的可控电抗器,其基本原理是通过调节绕组 线圈匝数或 调节铁心气隙的长度而改变 电抗器磁路磁导,从而改变 电抗器的电抗值。调匝式可控 电抗器较 易实现,但是电抗值不能做到无极可调。调气隙式可控 电抗器 由于机械惯性和 电机的控制精度问题,而在工程上无法实现,且传动机构也容易发生故障。(2) 晶闸管控制电抗器 晶闸管控制电抗器(TCR ),是随着电力电
8、子技术发展起来的一种新型可控电抗器。它采用线性电抗器与反并联晶闸管串联 的接线方式,通过控制晶闸管的触发角就可 以控制电抗器的等效电抗值。 TCR控制灵活,响应速度快,缺点是在调节时会产生大量的谐波,需要加装专门的滤波装置。在高压大容量场合,必须采用 多个 晶闸管串联的方式,造价高昂。由于TC R 的造价和无法避免的谐波问题,使其在高压和超高压电网中的应用受到了限制,目前主要应用范围为 3 5kv 及10k v 的配 电网的静止无功补偿装置。(3) 磁控电抗器磁控 电抗器是通过改变铁心的磁阻来实现 电感值可调。磁阻大,电感小;磁阻小,电感大。改变电抗器磁阻的方法一般有两种,一种是外加直流助磁来
9、改变磁路的饱和程度,另一种是在控制绕组外加交流电流调节电抗器铁心中的磁通来实现电抗值可调的目的。A、 直流可控电抗器直流可控电抗器属于磁控电抗器的一种。它包括直流助磁式可控电抗器、高漏抗变压器式可控电抗器、磁阀式可控 电抗器及正交磁心式可控电抗器。(l)、直流助磁式可控 电抗器(CSR)直流助磁式可控 电抗器是通过改变 电抗器副边控制绕组的直流 电流来改变磁路的饱和程度。当直流电流加大时,磁路饱和程度加深,交流有效磁导率降低,有效电抗值减小;反之,当直流电流减小时,有效电抗值增大。由于直流控制绕组和交流工作绕组含有较大谐波分量,并且噪声问题比较严重,因此此类可控电抗器有一定的适用范围。(2)高
10、漏抗变压器式可控电抗器汀(TCT) 高漏抗变压器式可控电抗器是在晶闸管控制电抗器(TCR ) 基础上发展起来的一种可控 电抗器。其一、二次绕组间的短路阻抗很大(达10 %),二次绕组用晶闸管短路。通过调节二次侧 晶闸管的导通角来调节二次绕组中的短路电流,可以实现电抗值的连续平滑可调。此可控电抗器相对于晶闸管控制 电抗器( TCR ) 的优点是将可控硅元件转移到变压器低压侧,降低了设备的成本,但仍存在谐波问题,需要增加滤波装置。(3)磁阀式可控电抗器国内对于磁阀式可控电抗的研究较多,取得了丰富的研究成果。磁阀式可控电抗器的铁心分裂为两半,每个铁心柱上对称的绕有两个匝数为N/2的绕组,铁心柱上下两
11、个绕组各有匝比为占 =从/N的抽头,它们之间接有晶闸管KP1,、KP2,不同铁心的上下两个绕组交叉连接后并联到电网。KP1,和KP2:在一个工频周波内轮流导通,构成全波整流。改变KP1;和K P2的导通角,便可 以改变被控 电流的大小,从而改变铁心的饱和程度,实现电抗值的连续可调。国内武汉大学对此类型的可控电抗器研究深入,并有实际的产品运行于 电气化铁路的牵引变电站,用于负序控制和无功补偿。(4)正交磁心式可控电抗器正交磁心式可控电抗器是直流可控电抗器中起步较晚的一种采用特殊的正交铁心结构的可控电抗器,副边绕组磁场和原本绕组磁场在空间上正交。正交磁心式结构使直流控制绕组中不会感应交流侧的感应电
12、势,同时还可以通过改变直流控制绕组中的电流来改变铁心中的磁通,进而达到控制电坑的目的。通过在铁心中开一定大小的气隙可以降低可控电抗器的谐波成分。因而正交磁心式可控电抗器具有控制简单,谐波含量少的优点。B、 交流可控电抗器 交流可控电抗器属于磁控电抗器的一种。它包括基于磁通控制式可控电抗器、变压器式可控电抗器、调容式可控 电抗器。由于直流磁控电抗器存在谐波的缺点,近年来对交流磁控电抗器的研究有所深入。(l)基于磁通控制式可控电抗器基于磁通控制式可控电抗器是一种新的可控电抗。它通过在带气隙的变压器的二次侧采用有源的方式注入一个与一次侧电流成比例的电流,改变二次侧注入电流的大小即可实现变压器一次侧等
13、效阻抗的连续可调。与现有的可控电抗器相比,此可控电抗器铁心不饱和,从原理上来讲不产生谐波,可以实现电抗值的无极可调。这种电抗器目前处于理论研究阶段。(2) 变压器式可控电抗器交流变压器式可控电抗器 是在高漏抗变压器式可控电抗器基础上提出的一种拓补形式。通过分极控制各控制绕组反并联晶闸管的导通和关断以达到分极平滑调节整个电抗器等效阻抗的目的。由于晶闸管工作时处于全导通或全关断,所以不会对系统产生谐波污染. (3)调容式可控电抗器 调容式可控 电抗器在 电抗器工作时,当有较大的感性 电流时,利用晶闸管分组投入电容器,利用电容电流限制部分电感电流,通过改变接入其中的电容器组数,达到调节补偿电流的目的
14、。由于在工作工程中,晶闸管处于全导通或者全关断状态,所 以不会产生谐波。但 由于是分极控制,调节过程不是连续的。另外,由于通过使用电容来抵消电感电流,从而使系统容量增大,成本增加。(4) PWM 控制电抗器 PWM控制电抗器是新近几年发展起来的一种基于脉宽调制(PW M)技术的可控电抗器。使用两个双向开关和一个电抗器构成整个可控电抗器。两个双 向开关互补开关操作,达到调整 电抗值的 目的。PWM 控制电抗器是基于高频斩波的PWM 控制,因此具有响应速度快、谐波含量低、电抗量可平滑调节的优点。但 由于 电力电子器件的耐压条件约束,使PW M 控制 电抗器的应用领域里受到了相 当大 的限制。 (5
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