MCR型电压动态无功补偿装置.doc

MCR型电压动态无功补偿装置

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2

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龙口港集团有限公司
科技创新成果鉴定书

龙港科鉴字［ 2012 ］第 号

成果名称:MCR型电压动态无功补偿装置

完成单位:动力分公司

鉴定形式：会议鉴定

组织鉴定单位： 技术部 （盖章)

鉴定日期：

龙口港集团有限公司技术部
二〇一一年制

简要技术说明及主要性能指标
课题名称：MCR型电压动态无功补偿装置
任务来源：自选
立项背景:
龙口港变电站无功补偿装置经历了从固定补偿、分组投切、以及动态平滑补偿三个阶段，补偿精度也相应有了很大提高.目前，龙口港变电站无功补偿主要为分组投切（即根据无功负荷进行合理分组,根据无功负荷大小进行投退）、固定补偿（即根据无功负荷进行投退的补偿装置).上述无功补偿方式存在着不能进行频繁投切、合闸涌流大、补偿精度不高、无法实现无功分层、就地、适时平衡.
技术原理：
MCR型电压动态无功补偿装置工作时电容器正常运行在过补状态,由可控硅控制改变电抗器励磁阻抗大小而实现改变电抗器容量大小,将过补的电容器容量吸收掉，磁控电抗器是通过改变直流激磁进而改变铁心的饱和 程度，从而达到平滑调节无功输出的目的,磁阀式磁控 电抗器的铁心结构 如图1所示,从图1中可以看出,铁心中有一段较小的截面,即磁阀”，而图2则给出了磁阀式磁控电抗器的原理示意。从图2中可以看出，电抗器由一个四柱铁心和绕组组成,中间两个铁心柱为工作铁心，Nk为控制绕组,N为工作绕组。可控硅接于控制绕组上,其电压很低，约为系统额定电压的1％～5％左右,因此可靠性很高。当工作绕组两端接上交流电压时,控制绕组上就会感应出相应的电压,以Nk的匝数为N的1%计，可控硅T1和T2上的电压仅为工作电压的1％,在电压的正半周T1导通，在电压的负半周T2导通，通过控制T1，T2的导通角可以控制ik1和ik2的大小,从而控制直流激磁，进而控制工作铁心的饱和度，导通角越小,ik1和ik2越大,铁心饱和度越高,电抗器的感抗越小。因此,只要控制T1和T2的导通角大小,就可以平滑的调节电抗器的容量。从图2中，还可以看出，磁阀式磁控电抗器具有自耦励磁功能，省去了单独的励磁电源。磁阀式磁控电抗器的另一特点是小截面铁心处于极限饱和状态，而其他铁心处于不饱和状态,降低了有功损耗和谐波含量。

设计方案：
在龙口港2#变电站建设工程中，成功地将磁控式MCR型电压动态无功补偿装置运用于2#变电站.
MCR型电压动态无功补偿装置的结构原理图如下图所示， MCR型电压动态无功补偿装置避免了晶闸管的串联使用，在可靠性、电压等级、容量、谐波等关键技术指标具有无可争议的优越性.MCR具有和TCR相当的超快响应时间，约为20ms，可实现快速的无功补偿容量无级调节，同时MCR具有以下优势：
1、MCR谐波失真小,在无滤波情况下,MCR的谐波小于3%，而TCR要高于5.8%.
2、MCR的工作损耗更低，通常MCR可做到0。3%～1。5%，而TCR则大的多。
3、MCR性价比高，比国产TCR型SVC的价格低1／3，同时其安装尺寸为TCR的10%.
4、MCR可直接运行于任何电压等级（6～500kV)，能承受2。3倍的过压。TCR只能容忍1.8倍过压。
5、MCR与变压器具有类似的特点，可靠性高、免维护，安装简单、调试方便，使用寿命可达30年。
6、MCR能在恶劣电网工作环境下（如电压波形畸变、幅值波动大等)稳定、可靠工作。

MCR的结构如图所示,其工作原理为，通过调整晶闸管的导通角，使控制绕组N2产生不同的直流励磁电流，从而改变磁阀（图中铁心截面积较小处)的磁饱和强度，导致电抗器的磁阻变化，使电抗器的电抗值得到调整，从而改变其容量。
主要组成部件：
如下面的控制原理图和系统组成图所示,装置主要由中央控制单元、就地控制器、励磁控制器、磁控电抗器、电容器支路（若干）、远程监控系统组成，当电网负荷无功需求变化时，系统可以快速连续无级调节,及时输出无功，也可以在功率因数已经满足要求而电网电压波动较大时，调节控制主变压器的分接头，实现无功补偿和电压调节的综合控制.
图1： MCR型电压动态无功补偿装置控制原理图

图2: KMCR型SVC系统构成示意图

主要技术参数：
1、电压等级:6KV～35KV.
2． 动态响应时间20ms.
3． 符合国标要求的三相平衡化功能。
4． 注入系统的谐波量符合国标GB/T14549-93及用户要求。
5． 无功调解范围1—100%，连续调节，功率因数0。8～0.999可调。
6． 电压波动和闪变改变率满足国标及用户要求。
7． 测量精度:1。0级
性能指标:
1、高性能控制单元：控制系统采用主控器、副控器组合的控制方式，主控芯片与副控芯片均采用目前最先进的专用数字控制器。将DSP的数字信号处理能力与CPLD的逻辑处理能力相结合，组成高速度、高精度、高稳定、高可靠、功能强大的控制核心。
2、先进的控制算法：控制系统采用瞬时无功理论、先进的快速傅里叶变换监测实际工况，将经典控制算法与模糊控制算法相结合，提供多套控制策略，控制单元可以根据实际工况实时变换控制策略，将系统的性能发挥到最佳状态。
3、高质量磁控电抗器：MCR采用最新理论设计,使铁心温度及工作损耗大为降低。MCR的生产，采用优质硅钢材料,高性能铜材料绕制，高强度绝缘处理，与国内著名电抗器生产企业合作，定点加工，严格执行公司的生产标准，使产品具有高度可靠性。
4、强大的系统保护:充分考虑系统可能出现异常状况,采用分级，多层次，全方位的综合保护策略，将系统各个环节进行全面监控,对异常状态分别进行预警、指示、报警、保护等处理，使系统在复杂工况下可安全可靠运行。
5、可将系统的功率因数提高止-/+0。99,同时能够有效抑制系统电压波动、电压闪变，结合电容补偿支路，可以有效降低系统的谐波水平
成果先进性:
MCR型电压动态无功补偿装置根据自动控制器对系统的无功功率取样，自动调节磁控电抗器的晶闸管控制角，改变铁心的磁导率，使电抗值连续可调,从而实现无功平滑补偿。设备核心构件磁控电抗器特点主要为：
1、可靠性
磁控电抗器不需要外接电源，完全由电抗器的内部绕组来实现自动控制.通过控制可控硅晶闸管的导通角进行自动控制,可实现连续可调，实现柔性补偿。
2、经济性
a、采用低电压可控硅控制,正常运行时无需承受高电压、大电流、采用自然冷却即可，投运后可实现免维护，磁控本体寿命可以达到30年。
b、磁控电抗器结构简单，占地面积小，基础投资大大压缩。
c、MCR自身有功损耗低,仅为TCR的50%
3、安全性
a．低压可控硅作为调节装置，可控硅不容易被击穿,运行稳定可靠。
b.可控硅动作,整流控制产生的谐波不流入外交流系统.
c。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。
4、响应速度
MCR型动态无功补偿装置响应速度最快20ms，能够实时跟踪系统中无功的变化，保证功率因数0。93以上，使系统中的无功不过补偿和欠补偿，满足供电部门的考核,改善电能质量。
5、通讯功能
控制器具有强大的通讯功能,可以实现数据的远程监控监控
6、设备保护 
磁控电抗器温度过热保护、单只电容器喷逐式熔断器保护、电容器支路三相不平衡保护.
作用意义：
1、 能够降低生产成本、减少投资、改善设备的利用率。
2、 可以减少线路压降、改善电压质量电力网的电压损失。
3、 能够提高电力网的传输能力、提高能源的利用率、降低电力成本、增加经济效益。
填写说明：本项应包括下列内容①任务来源应写明计划项目的计划名称,计划外的应说明是横向或自选题目；②应用领域和技术原理；③性能指标，包括合同要求的主要性能指标和实际达到的性能指标；④与国外同类技术的比较；⑤成果的创造性和先进性；⑥作用意义(直接经济效益和社会效益).

推广应用前景与措施
MCR型电压动态无功补偿装置在龙口港2＃站的应用已经取得了非常显著的效果，对提高电网的安全经济运行水平起到了重要的作用.它可靠性高、坚实耐用、免维护,使用寿命不低于30年，提高功率因数,保障供电质量安全。目前随着新技术的不断发展，MCR型电压动态无功补偿装置将会龙口港普及。再未投入MCR型电压动态无功补偿装置时，系统功率因数为0。89左右，当投入MCR型电压动态无功补偿装置时,功率因数为0.99左右，由于视在功率与有功功率成以下关系：
P=Scosφ
所以,当在传送一定有功功率P的条件下,cosφ越高,所需视在功率越小，而当有功负荷一定时，若功率因数值越大,无功负荷就越小，充分发挥了发、供电设备的生产能力，提高了经济效益。

填写说明：包括推广应用的范围、条件、前景以及存在的问题和改进的意见。

主要技术文件目录和来源
1、《MCR型电压动态无功补偿装置原理简介》 孙晓飞
2、《动态无功补偿装置的应用现状》 任丕德，陈柏超

填写说明：指按照规定要求申请鉴定单位必须递交的主要文件和技术资料。

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主要科研人员名单

序号
姓名
性别
出生年月
技术职称
文化程度
工作单位
对成果创造性贡献
1
栾涛
男
1969.1
高级工程师
研究生
动力分公司
提出项目设想和研究内容及技术指导
2
徐刚
男

技师
中专
动力分公司
负责组织项目实施及技术指导
3
王立学
男
1960.2
中级工程师
本科
动力分公司
负责组织项目实施及技术指导
4
李振
男
171。9
工程师
本科
动力分公司
负责项目具体设计及实施
5
李刚
男
1963。7
技师
中专
动力分公司
负责项目的试验.
6
刘智勇
男
1962.8
技师
中专
动力分公司
负责项目的试验
7
石森
男
1975.11
高级技师
中专
动力分公司
负责项目的试验
9
刘学兵
男

技师
中专
动力分公司
负责项目的试验
10
苗延林
男
1988.12
助理电气工程师
本科
动力分公司
负责项目的试验
11
任柏林
男
1978。5
技师
中专
动力分公司
负责项目的试验
12
王以凯
男
1981.11
技师
中专
动力分公司
负责项目的试验
13
王峰
男
1989.6

中专
动力分公司
负责项目的试验
14
杨明
男
1989.5

中专
动力分公司
负责项目的试验

鉴定委员会名单
序号
鉴定会职务
姓 名
工作单位
所学专业
现从事专业
技术职务
签名
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

创新提案立项申请表
项目名称
MCR型电压动态无功补偿装置
创新类别
(分市场、技术、管理、文化）
技术
起止时间
2012.3-2012.10
申请人（单位、团体或个人）
　动力分公司
主要参加者
姓名
性别
主要职务
单位
徐刚
男
经理
安技部
刘智勇
男
副经理
安技部、外线班
李刚
男
副经理
安技部、修试班
王立学
男
技术员
安技部
项目经费预算（明细）

项目立项起因及
目前的现状
龙口港2＃站功率因数较低,提高功率因数能够有效的改善供电质量，而且能够减少电费的开支。
项目的预期效果
功率因数提高至0.98，提高供电质量，减少电费开支.
项目拟采取的方案
在龙口港2#变电站将MCR型电压动态无功补偿装置投入运行
项目实施的重点、
难点
装置参数的设置、调试及引入2＃变电站微机保护。
申请人所在单位意见
负责人签章：
年 月 日
专项创新领导小组审批意见：
年 月 日