MCR型SVC说明书复习过程

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。MCR型SVC说明书-目录1、MSVC装置概述（1）2、磁控电抗器（MCR）（2）3、补偿技术比较（7）4、磁控电抗器结构（9）5、设计参考资料（10）附一、MSVC在水泥行业中的应用（17）附二、MSVC在煤炭行业中的应用（21）附三、MSVC在电气化铁路行业中的应用（27）1.MSVC装置概述：目前，无功补偿的主要装置是电容器、电抗器和少量的动态无功补偿装置。开关（断路器）投切电容器组的调节方式是离散的，不能取得理想的补偿效果。开关投切电容所造成的涌流和过电压对系统和设备本身都十分有害。现有静补装置

2、如相控电抗器（TCR）型SVC不仅价格贵，而且占地面积大、结构复杂，不能推广。杭州银湖电气设备有限公司自1998年开始研制新型磁控电抗器(MCR)型SVC（简称MSVC），该装置具有输出谐波小、功耗低、免维护、结构简单、可靠性高、价格低廉、占地面积小等显著优点，是理想的动态无功补偿和电压调节设备。MSVC装置由补偿（滤波）支路和磁控电抗器（简称MCR）并联支路组成，其中补偿（滤波）支路经隔离开关固定接于母线，通过调节磁控电抗器的输出容量（感性无功），实现无功的柔性补偿。因与原各类补偿装置的主要区别在于磁控电抗器，故下面集中对磁控电抗器（MCR）作介绍。图1动态无功补偿装置（MSVC）一次系统图

3、2磁控电抗器（MCR）2.1.基本工作原理磁控电抗器采用直流助磁原理，利用附加直流励磁磁化铁心，改变铁心磁导率，实现电抗值的连续可调，其内部为全静态结构，无运动部件，工作可靠性高。图2单相磁控电抗器铁心、线圈示意图磁控电抗器采用小截面铁心和极限磁饱和技术，单相四柱铁心结构电抗器结构如图2所示，在中间套有线圈的两工作铁心柱上分布着多个小截面段，在电抗器的整个容量调节范围内，大截面段始终工作于未饱和线性区，仅有小截面段铁心磁路饱和，且饱和的程度很高。图3为铁心理想磁化曲线示意图，曲线中间部分为未饱和线性区，左、右两边为极限饱和线性区。若使电抗器工作在极限饱和线性区，不仅可以减小谐波含量，同时亦能大

4、幅降低铁心磁滞损耗，电抗器铁损控制在理想状态。图3铁心磁饱和特性2.2.原理接线图磁控电抗器控制原理接线图如图4所示。在磁控电抗器的工作铁心柱上分别对称地绕有两个线圈，其上有抽头，它们之间接有可控硅、，不同铁心的上下两个主绕组交叉连接后并联至电源，续流二极管接在两个线圈的中间。图4磁控电抗器原理接线图当磁控电抗器主绕组接至电源电压时,在可控硅两端感应出1%左右的系统电压。在电源电压正半周触发导通可控硅，形成图5（a）所示的等效电路，在回路中产生直流控制电流；在电源电压负半周触发导通可控硅，形成图5（b）所示的等效电路，在回路中产生直流控制电流。两个可控硅在一个工频周期轮流触发导通，产生直流控制

5、电流，使电抗器工作铁心饱和，输出电流增加。磁控电抗器输出电流大小取决于可控硅控制角，控制角越小，产生的控制电流越强，从而电抗器工作铁心磁饱和度越高，输出电流越大。因此，改变可控硅控制角，可平滑调节电抗器容量。由上分析可知,磁控电抗器具有自耦励磁功能,省去了单独的直流控制电源。(a)（b）图5可控硅导通等效电路2.3.技术特性2.3.1谐波特性磁控电抗器产生的谐波比相控电抗器（TCR）小50%。如图6所示，图中横坐标为电抗器输出基波电流标幺值，基准值为额定基波电流，纵坐标为电抗器产生谐波电流标幺值，基准值为额定基波电流。可见最大3次谐波电流为额定基波电流的7%左右，5次谐波电流为2.5%左右。图

6、6磁控电抗器谐波电流分布2.3.2伏安特性磁控电抗器伏安特性如图7所示，可见，在一定控制导通角（等于180度触发角）下，磁控电抗器伏安特性近似线性。图7磁控电抗器伏安特性2.3.3控制特性磁控电抗器控制特性图8所示，图中横坐标为可控硅控制角度，纵坐标为电抗器在额定电压下的基波电流幅值标幺值，基准值为额定基波电流幅值。由图可见，磁控电抗器输出电流（容量）随控制角增加而减少。图8磁控电抗器控制特性2.4.技术优势：2.4.1可靠性2.4.1.1.磁控电抗器不需要外接直流励磁电源，完全由电抗器的内部绕组来实现自动控制2.4.1.2.通过控制可控硅的控制角进行自动控制，实现容量连续可调，并且从最小容量

7、到最大容量的过渡时间很短，因此可以真正实现柔性补偿。2.4.1.3.网侧绕组不需要抽头，所有绕组的联接也很简单，保证高压或特高压磁控电抗器的可靠性。2.4.2安全性：2.4.2.1.与TCR相比，MCR仅仅需一只二极管、两只可控硅，可控硅两端电压只有系统电压的12，无需串、并联，不容易被击穿，运行稳定可靠。2.4.2.2.可控硅整流控制产生的谐波不流入外交流系统，无二次谐波污染。2.4.2.3.即使可控硅或二极管损坏，磁控电抗器也仅相当于一台空载变压器，不影响系统其他装置的运行。2.4.2.4.接入三相系统的MCR采用连接，并不是将磁控电抗器取代滤波电容中的串联电抗器，因此与电容器不会产生谐振

8、。当MCR容量与电容器容量相等时，发生并联谐振，等效阻抗为无穷大，相当于从系统中断开。2.5.经济优势2.5.1.采用低电压可控硅控制，设备投资少，后期免维护。2.5.2.在相同电压下可提高30%的输电容量，降低输电线路的损耗。2.5.3.可取消自耦变压器第三绕组以及补偿电容器，工程总造价降低2.5.4.磁控电抗器结构简单、占地面积小，基础投资大大压缩。2.5.5.MSVC自身有功损耗低，仅为TCR的50%。3、补偿技术比较3.1典型技术比较表比较项目MCR型SVCTCR型SVC开关投切TSC投资中大中大运行方式无级调节（连续）无级调节（连续）分级投切（离散）分级投切（离散）可靠性免维护，使用

9、寿命年维护量大维护量很大维护量大谐波水平比TCR型小50%5次:6.5%,7次:3.7%无小投切涌流无无7倍以上无有功损耗0.5%-0.8%1%-1.5%很小小占地面积为TCR的1/10很大，难布置大大调节时间0.3S40ms0.8S40ms过载能力150%无无无电磁污染无辐射大量工频磁场，对人体危害无无3.2.TCR型SVC的特点：电感平衡部分的结构一般是由可控硅、平衡电抗器、控制设备及相应的辅助设备组成，其优缺点大致表现在以下几方面：3.2.1晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下，容易被击穿，3.2.2晶闸管发热量大，一般情况采用纯水冷却，除了要有一套水处理装置可靠的水源而外，还需配有监

10、护维修人员。3.2.3由于调整主电抗电感量只能靠控制可控硅器件的导通角，关闭则需靠交流电的过零特性，所以必然会产生不同程度的谐波电压污染电网。3.2.4TCR型SVC最大的优点是调节速度很快，可以在毫秒时间内补偿系统的感性需求。3.2.5需要较大的设备安装和运行工作位置，即占地面积很大。.3MCR型SVC的特点：电感平衡部分的结构是由一台磁控电抗器组成，其优缺点大致表现在以下几方面：3.3.1磁控电抗器控制部分的可控硅一般工作在系统额定电压的百分之几的水平上，由于是在控制磁阀的饱和度，所以无需很大的控制功率，晶闸管工作在低电压小电流的工况下，大大提高了系统的稳定运行系数。3.3.2磁控电抗器本

11、体就像一台变压器，可以采用不同的冷却方式，在35千伏电压等级以下均采用风冷和油冷两种自然冷却方式，所以没有辅助冷却设备，可以为无人值守的变配电系统配套使用。3.3.3由于可控部分工作在直流运行方式，所以不会产生谐波电压，近乎于TCR型所产生谐波量一半以下的谐波是因为磁化的非线性过程造成的。3.3.4磁控电抗器的缺点是反应速度比TCR型要慢，在0.3秒以上，与饱和速度成反比。目前正开发反应速度更快的产品。3.3.5磁控电抗器免维护、占地面积小、安装方便。4、磁控电抗器结构4.1磁控电抗器的结构（如图10）：图10磁控电抗器的外围结构4.2外型尺寸：型号额定电压(kV)额定容量(kvar)长(mm

12、)宽(mm)(含散热器)高(mm)（含套管）BKCK-Y/10-100010（）1000180012001600BKCK-Y/10-210010（）2100190015001700BKCK-Y/10-300010（）3000195016001750BKCK-Y/10-400010（）4000200017001800BKCK-Y/10-500010（）5000210017501800BKCK-Y/10-1000010（）10000250022001900BKCK-Y/10-1500010（）15000280024002200BKCK-Y/35-250003525000360032002400BK

13、CK-Y/35-3500035350004300400024005、设计参考资料5.1动态无功补偿装置（MSVC）总系统图（XX项目）图11三相电抗器的系统接线图XX项目电压控制目标为10kV电压稳定，功率因数的控制目标是110kV功率因数最优。电抗器控制器控制目标信号由10kV侧电压互感器YH2二次侧输入（Ua、Ub、Uc），由于变电站有两台110kV主变压器，其电压电流信号都需要接入控制器，即图中110kV侧的电压互感器YH1（Ua、Ub、Uc、Un，Un为中性点），一号主变压器电流互感器LH1（Ia、Ib、Ic），二号主变压器电流互感器LH2（Ia、Ib、Ic）。由控制器输出电抗器控制信

14、号分别为控制接于Uab间的电抗器控制信号M0-Lab、M1-Lab、M2-Lab，控制接于Ubc间的电抗器控制信号M0-Lbc、M1-Lbc、M2-Lbc，控制接于Uca间的电抗器控制信号M0-Lca、M1-Lca、M2-Lca。5.1.1磁控电抗器控制器接线图如下表所示：磁控电抗器控制器接线图名称端子排号说明电源220VAC/DCD1-1电抗器控制器工作电源220V（或110V）交流或直流D1-2110kV电压YH1输入信号UAD1-30100VUBD1-40100VUCD1-50100VUnD1-6110kV一号主变电流LH1输入信号IainD1-705A（A相线路电流一进一出）outD1

15、-8IbinD1-905A（B相线路电流一进一出）outD1-10IcinD1-1105A（C相的电流可以不输入）outD1-12110kV二号主变电流LH2输入信号IainD1-1305A（A相线路电流一进一出）outD1-14IbinD1-1505A（B相线路电流一进一出）outD1-16IcinD1-1705A（C相的电流可以不输入）outD1-1810kV电压输入信号UaD1-190100VUbD1-200100VUcD1-210100VD1-22三相电抗器电流输入I_LabinD1-2305A（接AB相电抗器电流互感器）outD1-24I_LbcinD1-2505A（接BC相电抗器电

16、流互感器）outD1-26I_LcainD1-2705A（接CA相电抗器电流互感器）outD1-28电抗器AB控制脉冲输出M0_LabD1-29到电抗器本体控制箱接线盒M1_LabD1-30M2_LabD1-31电抗器BC控制脉冲输出M0_LbcD1-32到电抗器本体控制箱接线盒M1_LbcD1-33M2_LbcD1-34电抗器CA控制脉冲输出M0_LcaD1-35到电抗器本体控制箱接线盒M1_LcaD1-36M2_LcaD1-37电抗器故障信号输出开关量输出D1-38D1-39预留信号输入开关量输入D1-40D1-41RS232接口九针标准通讯接口1.由于电压与功率的考核是在110kV侧，因

17、此需要输入110kV的电压电流信号2.三相电抗器AB、BC、CA分别装于10kV系统的Uab、Ubc、Uca间，需要输入电抗器两端的电压值，三相电抗器的输出电流值5.1.2控制系统晶闸管控制箱的接线图电抗器控制装置，使用直流220V电源，电抗器控制脉冲的三相输出信号M0,M1,M2分别接如晶闸管控制箱的相应端子，晶闸管控制箱的三相输出K1、D1、D2、K2分别经过高压套管连接至电抗器本体对应的三相端子K1、D1、D2、K2。图12为控制系统晶闸管控制箱的接线图5.1.3硬件结构框图装置的硬件控制逻辑结构如图所示图13装置硬件结构图5.2成套装置安装基础图图14MSVC-Y/6-600成套装置安

18、装基础图5.3成套装置接线图F.C支路原理图图15F.C支路原理图MCR支路原理图图16MCR支路原理图控制目标电压、功率因数都为10（6）kV侧）附一MSVC在水泥行业中的应用1、水泥行业的典型设备水泥生产线的主要设备为原料磨机、水泥磨机、风机、破碎机等大功率电机，运行工况比较平稳，主要在峰谷电时负荷变化很大，而生产线中一些设备（如定辊、动辊）负荷变化很快，所以用传统的开关自动投切技术难以取得理想的补偿效果。2、主要测试数据分析（浙江某5000t/d生产线）2.1有功功率：21：00-13：00负荷运行基本平稳，有功功率稳定在30000KW左右，13：00-5：00有功功率为22000KW，

19、18：00-21：00为峰电，电费较高，功率最小，为17000KW。2.2无功功率：最小值为5000KVar，最大值为11000KVar，变化规律与有功功率吻合。有功、无功变化曲线图2.3谐波含量：3次0.41%，5次1.5%，7次0.53，可见系统的主要谐波为5次，但没有超限值，详见电能质量报表电流、电压波型图谐波频谱电压畸变率：Ua为1.054%，Ub为1.003%，Uc为0.084%。3.补偿方案（MCR型SVC）3.1方案说明：结合水泥行业实际，其无功变化总体上很大，但在特定时段相对平稳，为了取得理想的补偿效果，同时降低投资，本方案采用真空接触器自动投切和磁控电抗器调节相结合的方案。3

20、.2补偿容量及分组：系统无功补偿容量为9600KVar，共分两组，容量分别为6000KVar、3600KVar，其中第一组6000KVar采用固定投切，另外一组采用真空接触器自动投切，磁控电抗器的容量为3600KVar，可实现2400KVar至9600KVar的连续补偿，同时根据谐波含量，电抗器的电抗率选用6%。3.3主要配置：电容器组采用柜式安装，主要配置为电容器、电抗器（空心，柜后安装）、喷逐式熔断器、真空接触器、隔离开关、高压熔断器、放电线圈、DWK/BR型自动控制器等。磁控电抗器支路主要由磁控电抗器、自动控制器、晶闸管阀柜等。附一次系统图：3.4该方案的优点3.4.1与纯开关自动投切相

21、比，本方案采用MCR技术与自动补偿相结合的方法，完全可以达到无功功率的连续平滑补偿，避免过补或欠补。3.4.2该方案大大降低真空接触器的投切次数，避免了对系统的冲击，同时延长补偿设备的使用寿命。3.4.3该方案能够在保证补偿效果的同时，可以降低设备投资约1/4。4.投资效益评估1.按浙江某项目方案估算，使用原方案一般投资应在150万左右；按MCR型SVC方案计，投资在140万左右，基本持平，且略低于原方案投资。2.投资回报期计算：年左右附二、MSVC在煤炭行业中的应用1、行业工况概述：煤炭行业的矿井主要有立井和斜井两种，斜井的主要负荷是高压风机，还有传输带等，不存在快速变化的负载，运行工况很平

22、稳。但现在的矿井主要还是立井居多，其运行功况相对复杂，为了更好地了解其无功变化及谐波情况，我公司对安徽淮南潘三矿（年产400万吨）的配电系统进行了测量，并以此为依据，提出了MCR型SVC在煤炭行业中的典型方案。煤炭行业的高压负载主要是通风机和提升机，其中通风机为连续运行设备，变化部分体现在提升机，它的特点是变化周期快，谐波含量较大。用传统的开关投切技术不能同时有效解决无功补偿和谐波治理。2、测试数据分析：21无功功率：母线无功功率的变化没有明显时间规律，波动范围很大，最大的时候达到8200KVar，而最小的时候是2000KVar，在提升机启动的瞬间甚至更小，而且变化周期很短，母线无功变化曲线见

23、图21。其变化部分主要由提升机造成，当提升机启动的时候功率因数趋于零，正常运行后也只有0.5（见图22），而提升机的无功变化呈周期性变化。图21母线无功变化曲线图22提升机功率因数变化曲线图23提升机无功功率变化曲线22谐波水平该系统的主要谐波源为12脉动直流电机（提升机），主要谐波成分为11次（2.31%）、13次(2.26%)、23次(0.95%)、25次(0.98%)，使电流波形严重畸变（图24）。图24提升机波形图及频谱母线上的谐波情况：由于变化器采用星型接法，而系统存在少量的单相负载，造成三相不平衡，产生了3次谐波（图25）。图25母线谐波及频谱图由以上可见，母线的主要谐波为3次、1

24、1次、13次。故在考虑设计滤波装置时建议采用四个滤波支路，即3次支路、5次支路、7次支路、11次兼高通支路。3补偿滤波方案3.1基于以上分析，该系统无功补偿容量为5400KVar，电容器安装容量为7200KVar，设3次、5次、7次、11次兼高通四个滤波支路，容量分别为1200KVar、2400KVar、1200KVar、2400KVar，采用固定连接，同时配容量为4000KVar的磁控电抗器，可以实现1400KVar5400KVar的连续补偿，保证功率因数稳定在0.95以上。注：综合考虑滤波效果及设备成本，建议把提升机放在同一段母线，这样对于系统的两段母线来说，可以在有提升机的母线上装一套M

25、CR型SVC，而在另一段母线装一套自动补偿即可满足要求。3.2主要配置电容器组采用柜式安装，主要配置为电容器、电抗器、喷逐式熔断器、隔离开关、高压熔断器、放电线圈等。磁控电抗器支路主要由磁控电抗器、自动控制器、晶闸管阀柜等。3.3该方案的优点3.3.1与纯开关自动投切相比，本方案采用MCR技术，完全可以达到无功功率的连续平滑补偿，避免过补或欠补。3.3.2该方案大大降低真空接触器的投切次数，避免了对系统的冲击，同时延长补偿设备的使用寿命。3.3.3该方案能够在保证补偿效果的同时，大大降低设备的投资。附三、MSVC在电气化铁路行业中的应用电气化铁路自然功率因数低，现有的并联电容补偿方式难以使系统

26、达到标准要求，影响了企业的经济效益。用磁控电抗器调节电气化铁路系统的无功功率，主要需要解决的内容有非线性电路的无功功率的测量和快速调节，保证功率因数保持在09以上。以利用直流电流控制铁芯的磁饱和度来达到平滑调节目的的磁控电抗器为补偿元件，晶闸管为执行元件，用80C196KC单片机进行控制，保证了补偿的快速性、准确性、合理性。实验和样机试运行均表明：该动态无功补偿系统能快速补偿系统无功，使功率因数保持在较高水平，很好地改善了供电质量，提高了供电系统的经济效益。1、引言随着电网规模的不断扩大，以及各种用电设备接入电网消耗大量的无功，无功不足和电压波动大的问题日益突出。这时仅靠调节发电机励磁电流的手

27、段已经不能满足要求。从20世纪初开始，人们就对无功补偿技术进行了大量的研究，为改善负荷功率因素，逐步采用了同步调相机、并联电容器、并联电抗器、串联电容器、现代静止补偿器等无功补偿手段。控制方式也有集中控制、分散控制和关联控制等方式，控制策略更是从经典控制转入了智能控制。电气化铁路是重要的电力用户，其无功问题也一直很严重。电气化铁路电力机车和牵引变电所无功补偿装置的技术状态，直接关系到运输生产的经济效益。提高电气化铁路功率因数有两种方法：一是提高负荷（电力机车）的功率因数，这可通过改造原有电力机车或研制高功率因数的电力机车来实现；二是实时监测、调节系统的无功功率，使功率因数始终保持较高值。前一种

28、方式由于需要大量的资金，短时间内还不能实现。现在比较常用的无功补偿装置有两种：一是开关投切电容器组，但是当供电馈线没有电力机车通过时，并联的电容器组向系统倒送无功，而电力部门对无功补偿装置实行反转正计（即把用户反送电力系统的无功与取用的无功电量绝对值相累加），使功率因数达不到09标准；开关投切电容器组还产生涌流和电磁暂态，造成过电压，实际运行曾出现过用开关投切电容器组而引发的系统过电压事故；二是使用晶闸管控制电抗器（TCR），但价格贵，占地面积大，谐波含量大。采用磁控电抗器配合并联电容器组（MCR型SVC），能满足电力机车运行方式多变，负荷变化快的特点，并且该装置能平滑调节无功功率，造价低，可

29、靠性高，产生谐波小，是电气化铁路系统动态无功补偿的较好选择。2、电气化铁路工况分析电气铁道电力机车牵引负荷为波动性很大的大功率单相整流负荷，对于电力系统的供电具有以下特点：（1）不对称性。在供电系统中产生负序分量。（2）非线性。在供电系统中产生高次谐波。（3）波动性。使供电系统电压波动。（4）功率大，分布广。对供电系统影响严重。21电气铁道牵引供电系统电气铁道的供电是在铁道沿线相隔一定距离建立若干个牵引变电站，由电力系统110KV(三相双电源供电，经牵引变压器降压为27.KV)或55KV后后，向牵引网及电力机车单相供电。电力机车采用25KV单相工频交流电压，在架空接触导线和钢轨之间行驶。图1-

30、1为电气铁道牵引供电系统简化图电力机车牵引负荷对于电网来说为三相不对称负荷，为了减小其产生的负序（基波）电流对供电系统的影响，各牵引站高压侧接人系统时要进行换相，使机车负荷较均匀地分配在系统各相E，Y，d11和V，v接线的牵引变压器接入系统时的换相连接如图1-2所示。对于供电系统来说，只要经过三个牵引站的换相，即完成了轮换一周的循环。对于牵引网来说，为了机车运行上的方便，换相过程中应使相邻供电臂的电压相位相同，因此需要经过六个牵引站的换相，才能完成一个循环。牵引变压器的换相，使机车负荷接到系统不同的相上，对系统总体来说，达到三相比较平衡的状态。但因各牵引站在不同的地点接入系统，以及各供电臂的机

31、车负荷在不断变化，因此对于供电系统的局部地区来说，电气铁道不平衡负荷产生的负序（基波）分量仍有较大的影响。22电气铁道牵引负荷当前我国电气铁道上使用的电力机车有国产韶山-1（SS-1）、韶山-3（SS-3）、韶山一4（SS-4）型以及进口8G，8K型等。下面主要介绍国产电力机车，并以韶山一1型为例进行分析。一、韶山-1型电力机车整流回路波形分析韶山-1型电力机车整流回路的原理接线如图1-3所示。当略去整流变压器的漏抗时，整流器V1、V2在换流过程中的重叠角为零，两者互不相关，轮换导通。图1-3韶山-1型电力机车原理图2.3、电力机车的谐波特征电力机车产生的谐波具有以下特征：（1）当机车在牵引工

32、作状态、整流回路投入工作时，便产生谐波。而在制动状态或靠惯性前进的隋行状态时，整流回路切除，不产生谐波。（2）电力机车的牵引力正比于取自系统、经整流后的直流电流，该电流不因系统外界条件和运行方式而改变，而由机车的非线性特性产生的谐波电流成分与基波电流具有一定的比例关系。因此，电力机车为谐波电流源。（3）电力机车采用单相全波不控或半控整流，交流侧的电流波形与横轴成镜对称。整流电路在整流过程中交流电压每一周期内直流侧整流电压的脉动数、即整流设备的脉冲数户P=2，故其产生的特征谐波次数为h=2k1，k=1,2,3,4.除h=1的基波外，特征谐波为全部奇次谐波。（4）比较各型电力机车的整流、调压方式和

33、整流电压波形，在相同的条件下，韶山-1型的机车电流较接近于正弦波，产生的谐波相对较小，韶山-3型产生的谐波与韶山-4型相近而稍大，韶山-4型产生的谐波较前两型为大，在控制过程中各次谐波电流含有率的变化也较大。3、电气化铁道动态无功补偿装置原理图2为电气化铁道供电系统和动态无功补偿器接线方式。动态无功补偿系统由单相磁控电抗器和固定电容器组成。当电力机车进入牵引变电所所辖范围时，固定电容器组充分补偿机车感性无功，磁控电抗器的容量调到最小（空载）；当电力机车驶出所辖电网以外后，电容器向系统倒送无功，此时，迅速调节磁控电抗器的容量到最大值，以吸收容性无功；在电力机车负荷变化的过程中，磁控电抗器快速跟踪

34、补偿剩余容性无功，从而保证了高功率因数。与此同时，电容器组同时还起着3次，5次以及高次谐波滤波器的作用。4、MSVC在电气化典型应用41意义我国电气化铁路牵引变电所一般采用固定无功补偿装置，由于电力部门在一些地区对牵引变电所功率因数考核，采用无功反转正计的计费办法。在这样的记费办法条件下，当牵引负荷大时，无功欠补；而当无牵引负荷或轻负荷时，无功补偿装置产生的无功向电网反送无功，而此时无功表仍按消耗的无功进行累加。这样，牵引变电所高压侧功率因数达不到0.9的要求。在一些单线区域或车流密度不大、机车有再生制动的牵引变电所，仅装设固定电容补偿装置，造成功率因数偏低而被罚款。1998年，北京局支付功率

35、因数罚款高达2400万元，北京局丰沙大线牵引变电所，采用固补装置，功率因数平均在0.65-0.75左右，罚款严重。以官厅西牵引变电所为例，改造前7月的功率因数及罚款情况如下，从表中可以看出，每月功率因素罚款为8-15万元。改造前7个月的功率因素及罚款情况：时间功率因数用电量（度）罚款（元）2001/10782993700802432001/207638583001105532001/30782944200796392001/4083567900751122001/50773650400999102001/607637560001093662001/7073060090153351为此，通过技术

36、改造，将固补改为可调无功补偿方式，根据实际负荷情况进行自动调节，彻底解决了电铁功率因数罚款的难题，对提高用电质量，减少电能损耗具有重要意义。目前我国电气化铁路单线占全部电气化铁路的一半以上，单线的货运能力在1500万吨/年，但也有些区段才几百吨。单线区段实际最大通过能力每天只有3035对车，单线电气化区段的带电时间远比双线小，一般无负荷时间占全天的50%左右，这样固定补偿时功率因素难于达到0.9的标准。目前电业部门对工业、交通等部门用电的价格，根据其功率因数的高低，进行奖励与处罚。一般用户的功率为0.9时，不奖不惩按正常电价收费；功率因数低于0.9时，减收电费。其增收与减收电费的百分比见下表：

37、电费增减表（%）序号功率因素电费增减收1095-2.52092-0.20309004085+2.55083+3.56080+5.07076+7.08074+8.09070+1010065+2011060+3012055+4013050+5014045+6015040+7016035+80从表中可见，当COS=0.6时，需多支出电费30%，而补偿到0.9时，可以达到少支出30%电费的经济效果。综上所述，可调无功补偿装置在单线电气化区段，具有较广泛的市场前景，此外，在机车有再生制动的牵引区段，可调无功补偿装置对于提高高压侧的功率因素同样具有广阔的市场前景。4.2官厅西牵引变电所改造情况官厅西牵引变

38、电所设两台Y/接线牵引变压器，容量为15000KVA，牵引变压器变比为110/27.5KV,移动备用方式。变电所二次侧为双母线分段，A，B相各设并联电容补偿装置，A相补偿电容器为4串7并，电容单元单台容量80KVAR，总容量为2240KVAR，单台额定电压为10.5KV；B相补偿电容器为4串5并，电容单元单台容量100KVAR，总容量2000KVAR，单台额定电压8.4KV。电费计量办法：电力部门采用“有功反送不计，无功反送正计”方式8K机车牵引功率：6400KW机车电容补偿容量:1800KVAR(半功率时),3600KVAR(全功率时)8K机车采用可控硅全控整流桥和半控整流桥相结合的二段桥可

39、控整流调压方式。牵引工况时,两级桥串联,向两台牵引电动机供电;再生制动时,全控桥作为再生逆变桥,半控桥为励磁控制桥。19982000年功率因数统计：1998年功率因数统计月份功率因数有功(度)无功(度)10.674187300468204120.663590400404283030.712913900301026040.723200340306768050.713260070325215060.713259080325611070.732581260241395080.73144240324324090.7428640702573340100.7529106002577350110.72320

40、10003135000120.7325050033165001999年功率因数统计月份功率因数有功(度)无功(度)10.683402300356970020.663649800413160030.673154800349470040.683587100386760050.73296700340890060.733194400303600070683088800334290090.731911003309900100.6834485003692700110.734782003778500120.69323830032142002000年功率因数统计(1-6

41、月份)月份功率因数有功(度)无功(度)10.673392400362670020.653481500412170030.673177900364980040.683534300384450050.73415500352440060.8333891002819900通过现场测试,掌握官司厅西变电所负荷的现状,测试有功,无功,功率因数变化规律,并分析谐波分量及补偿效果,为改善无功补偿方案以及提高功率因数的研究,提供基础依据.测试结果曲线(见附件)以测试的全日负荷曲线为基础,当采用不同容量的固定无功电容补偿,计算得110KV侧的功率因数,如下面图表所示:从表中可以得出结论:采用固定无功电容补偿方案是

42、不可行的.为了将功率因数提高到0.9以上,应该采用可调无功补偿方案.4.3可调无功补偿方案选择我国采用可调无功补偿一般采用以下几个方案:第一种是通过降压变压器将27.5KV电压降至610KV后,采用接触器投切电容器组.第二种是通过自耦变压器自动调压开关改变电容器组的端电压,以调节电容器组的无功输出容量.第三种是采用固定电容补偿加磁控电抗器方案,磁控电抗器产生的感性无功与过补容性无功抵销,实现并联电容投切的软开断,从而使110KV功率因数达到0.9以上.官厅西牵引变电所采用固定无功补偿装置功率因数达不到0.9,必须采用可调无功补偿装置.官厅西可调无功补偿装置是由固定电容补偿装置和磁阀式可调电抗器组成.该装置技术特点如下:a.主接线简单,占地面积小,运行可靠性高,能够将功率因数补偿到0.9以上.b.全自动跟踪系统的无功进行补偿,响应速度快;c.投切无过渡过程,设备简单,可靠,计算机控制系统结构先进,自动化程度高.2