【正文】 性高、價格低廉、占地面積小等顯著優(yōu)點，是超高壓和特高壓電網(wǎng)理想的動態(tài)無功補償裝臵。又由于在特高壓長距離輸電線路中使用 MCR對于限制過電壓以及實時補償系統(tǒng)的無功功率、提高線路的輸電能力、調(diào)整線路電壓、顯著減少線路空載 (輕載 )損耗，提高電網(wǎng)可靠性和優(yōu)化電網(wǎng)運行狀況的功能等方面都有非常大的潛力。所以 MCR必將在我國超 /特高壓輸電線路中得到廣泛應(yīng)用。 目前世界上最主要的 MCR制造商有獨聯(lián)體可控電抗器集團 (Controllable Electfic Reactors Consortium of Russia amp。 the Commonwealth of Independent States (CIS)， CERC)，在美國建立了網(wǎng)站 (俄羅斯表示將會用 MCR全部取代 TCR；美國電力科學(xué)研究院 (EPRI)于 2022年 9月宣布推廣 MCR技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用，并給予經(jīng)費資助；印度和巴西等國也表示出對 MCR的極大關(guān)注。為滿足電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷升級的要求，相信隨著我國特高壓電網(wǎng)建設(shè)時代的到來， MCR在我國也將具有廣闊的應(yīng)用前景。 磁控電抗器的工作原理 磁控電抗器的結(jié)構(gòu) 磁閥式可控電抗器根據(jù)電壓等級和容量大小不同可劃分為高壓小容量，高壓大容量以及超高壓大容量三種基本結(jié)構(gòu)形式。在本文中以10KV的電壓等級電網(wǎng)為例，電抗器容量比較小，在這種低壓等級下，采用主線圈與控制線圈合二為一，以簡化結(jié)構(gòu)和減小損耗。為獲得所需的輸出電流和減小諧波，電抗器鐵芯采用分段布臵的小截面段，工作時，小截面段飽和，大截面始終處于未飽和狀態(tài)，鐵芯結(jié)構(gòu)為圖 圖 磁控電抗器結(jié)構(gòu)圖 為了便于分析，參考以下的磁路系統(tǒng)圖 圖 磁控電抗器的磁路系統(tǒng)圖 如圖 ，電抗器鐵心磁路由大面積 Acore(長度為 lLt)和小面積段 AFe(長度為 Lt)串聯(lián)而成。因為在磁閥式可控電抗器的整個容量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，大面積段鐵心的工作狀態(tài)始終處于磁特性的未飽和線性區(qū)，其磁阻相對 Lt段鐵心很小，故予以忽略。因此磁路系統(tǒng)可簡化為圖 (a)中的形式。由圖可見磁閥式可控電抗器的磁路呈“閥式”結(jié)構(gòu)，當(dāng)面積為 AFe的小截面段鐵心完全飽和時，相當(dāng)于磁閥門全部關(guān)閉，磁阻最大，此時整個磁路猶如面積為 Acore，長度為 Lt的磁閥。當(dāng)面積為 AFe的小截面鐵心段處于不飽和線性區(qū)時，磁阻十分小，磁力線幾乎完全從中通過，磁閥門完全打開。圖 (b)(c)分別為上述兩種情況的示意圖。在其它情況下，磁力線將有一部分通過面積為 AcoreAFe的空氣隙；另一部分磁力線通過小截面段鐵心。前者磁阻為線性，后者磁阻則為非線性。所以磁控電抗器的磁路由兩個并聯(lián)的磁阻組成，如圖 (d)所示。圖中 F為磁路磁勢， Rq為空氣隙部分磁阻： Rq=Lt /m0( AcoreAFe)，(m0為空氣磁導(dǎo)率 )， Rt為小截面段鐵心磁阻： Rt=Lt /mAFe(m為鐵心平均磁導(dǎo)率 )。對應(yīng)的磁通為 F=AFeB，磁化曲線為： H=f(B)。 磁控電抗器的實現(xiàn)原理 圖 磁控電抗器原理圖 圖 (a)為磁控電抗器結(jié)構(gòu)圖，圖 (b)為相應(yīng)的原理圖。磁控電抗器的主鐵芯分裂為兩半 (即鐵心 1和鐵心 2)，截面積為 Acore，每一半鐵心截面積具有減小的一段，四個匝數(shù)為 N/2的線圈分別為對稱地繞在兩個半鐵心柱上 (半鐵心柱上的線圈總匝數(shù)為 N)，每一半鐵心柱的上下兩繞組各有一抽頭比為 a=N2/N的抽頭，它們之間接有晶管 T1(T2)，不同鐵心上的上下兩個繞組交叉連接后，并聯(lián)至電網(wǎng)電源，續(xù)流二極管則橫跨在交叉端點上。在整個容量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，只有小面積段的磁路飽和，其余段均處于未飽和的線性狀態(tài)，通過改變小截面段磁路的飽和程度來改變電抗器的容量。 由圖 (b)的電路圖可知，若晶閘管 K K2不導(dǎo)通，由繞組結(jié)構(gòu)的對稱性可知可控電抗器與空載變壓器相同。當(dāng)電源 e處在正半周期時，晶閘管 K1承受正向電壓， K2承受反向電壓。若 K1觸發(fā)導(dǎo)通 (a、 b點電位相等 )，電源 e經(jīng)變比為 d的線圈(N/2)自耦變壓后由匝數(shù) N2的線圈向電路提供直流控制電壓和電流 iKˊ、 iK〞 。不難得出 K1導(dǎo)通時的等效電路，如圖 (a)所示。同理，若 K2在電源的負半周期導(dǎo)通 (c、 d電位相同 )，則可得出圖 (b)所示的等值電路。由圖可見， K1導(dǎo)通所產(chǎn)生的控制電流方向與 K2導(dǎo)通時所產(chǎn)生的一致，也就是說在電源的一個工頻周期內(nèi)，K K2的輪流導(dǎo)通起了全波整流的作用，而二極管 D的作用是續(xù)流。與一般的可控整流原理一樣，其有利于晶閘管 K K2的關(guān)斷，提高整流效率。 圖 晶閘管導(dǎo)通時可控電抗器等效電路圖 改變晶閘管 K K2的觸發(fā)導(dǎo)通角就可以改變控制電流 ikˊ、 ik〞 的大小，從而改變鐵心的磁飽和度，平滑調(diào)節(jié)可控電抗器容量。由圖 2可知，匝數(shù) N1/2的線圈中流過的電流分為兩部分：直流控制電流 ikˊ、 ik〞 、工作電流 iˊ、 i〞 (約為 i的一半 )。直流控制電流 ikˊ、ik〞 流過兩個匝數(shù)為 N1/2的線圈 (串聯(lián) )，所產(chǎn)生的控制磁通在兩個鐵心內(nèi)自我閉合，工作電流 iˊ、 i〞 流過上下兩組串聯(lián)的繞組，所產(chǎn)生的交流工作磁通通過兩個并聯(lián)鐵心和另一鐵心閉合，具體電路圖如圖 。顯然，磁閥式可控電抗器的工作與控制繞組合并為一個，這有利于減少損耗，簡化結(jié)構(gòu)。 圖 K K2導(dǎo)通時等效電路圖 磁控電抗器的工作狀態(tài) 根據(jù)上圖的磁閥式可控電抗器原理，磁閥式可控電抗器的晶閘管 K晶閘管K2及二極管 D的可能導(dǎo)通情況，可以列出一下 5種狀態(tài)： (1) K1導(dǎo)通、 D截止、 K2截止； (2) K1導(dǎo)通、 D導(dǎo)通、 K2截止； (3) K1截止、 D導(dǎo)通、 K2截止；