淺談磁飽和可控電抗器及不平衡無(wú)功補(bǔ)償

摘要：隨著公司業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)大，投入的大型設(shè)備也逐年增加，使得各種用電設(shè)備也在不斷消耗大量無(wú)功功率，導(dǎo)致電壓波動(dòng)以及無(wú)功不足問題逐漸明顯，電網(wǎng)穩(wěn)定性也越來(lái)越不好，對(duì)設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行、生活辦公安全用電造成很大威脅。因此，為了保障電網(wǎng)的可靠性、安全性以及穩(wěn)定性，保證供電的質(zhì)量，不平衡無(wú)功補(bǔ)償已經(jīng)逐漸成為部門要求我們電氣技術(shù)員研究的重點(diǎn)。本文主要分析了磁飽和可控電抗器的基本原理和基本結(jié)構(gòu)，以及進(jìn)行合理的、快速的無(wú)功補(bǔ)償。

關(guān)鍵詞：磁飽和；可控電抗器；不平衡；無(wú)功補(bǔ)償

一、磁飽和可控電抗器工作原理

（一）工作原理以及結(jié)構(gòu)

磁飽和可控電抗器基本上是屬于偏磁可調(diào)原理，感性電流輸出地大小基本取決于可控硅觸發(fā)角 ， 越小，所產(chǎn)生的電流強(qiáng)度越大，輸出的感性電流就變得更大。因此可以適當(dāng)改變晶閘管的觸發(fā)角來(lái)不斷更改勵(lì)磁電流的大小，從而改變飽和程度，以便于可以起到調(diào)節(jié)電抗器的無(wú)功功率和無(wú)功容量。

圖一 可控電抗器的基本原理圖

可控電抗器基本原理圖如圖一，由兩個(gè)相同的主鐵芯構(gòu)成，每一側(cè)鐵芯上總匝數(shù)為N，每一個(gè)鐵芯繞組上面都有晶閘管T1、T2分別與抽頭連接，抽頭比為 ，N1+N2=N。不同鐵芯上的繞組經(jīng)過交叉連接之后并聯(lián)到電網(wǎng)上。

（一）工作狀態(tài)的變換

下圖二為可控電抗器電路原理圖，如果不用考慮電抗器二極管以及晶閘管的瞬時(shí)開關(guān)特性，那么我們可以知道電抗器在運(yùn)行周期內(nèi)的狀態(tài)為：

第一個(gè)狀態(tài)為：斷開D、T2，導(dǎo)通T1；第二個(gè)狀態(tài)為：斷開T1、T2，導(dǎo)通D；第三個(gè)狀態(tài)為：斷開D、T1；導(dǎo)通T2：假設(shè)電壓計(jì)算公式為 ，那么上述三種狀態(tài)與觸發(fā)角之間的關(guān)系為如下圖三所示。

圖二 可控電抗器電路圖

圖三 狀態(tài)原理圖

由此我們可以看出可控電抗器的不同狀態(tài)基本上是由二極管與晶閘管共同接受電流、電壓以及脈沖信號(hào)一起決定。當(dāng)觸發(fā)角等于九十度的時(shí)候，T1、T2不導(dǎo)通，電控器此時(shí)處于空載情況，電抗器小于九十度的時(shí)候，電源為正半波，所以電控器處于T1、T2斷開，D導(dǎo)通的情況，此時(shí)，T2承受反向電壓，正向電壓由T1承受，當(dāng) 的時(shí)候，導(dǎo)通T1，電抗器處于狀態(tài)一，此時(shí)T2不導(dǎo)通、T1不截止。當(dāng)電源電壓處于負(fù)半波的時(shí)候，D導(dǎo)通、T1出現(xiàn)截止，正向電壓由T2承受，反向電壓由T1承受。當(dāng) 的時(shí)候，導(dǎo)通T2，電抗器處于第三個(gè)狀態(tài)，因此，在電抗器處于第二個(gè)狀態(tài)、第一個(gè)狀態(tài)、第二狀態(tài)、第三狀態(tài)循環(huán)工作和切換。

二、特性分析以及實(shí)例

第一，伏安特性。不斷更改電壓，能夠得到電抗器電流與電壓之間的關(guān)系曲線，磁飽和式可控電抗器的伏安特性基本類似于線性。

第二，控制特性。在正弦電壓之下，隨著觸發(fā)導(dǎo)通角的不斷變化。電控器電流也隨著不斷變化，因此可以稱為可控特性。由可控特性分析可知，隨著觸發(fā)角的不斷提高，電感在逐漸增加，導(dǎo)致電抗電流隨之降低，因此可以看做為無(wú)功調(diào)節(jié)。

三、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償

磁飽和式可控電抗器基本結(jié)構(gòu)原理圖為如下圖四所示，電容器基本由可控電抗器、電容器組、可控柜以及可控硅閥構(gòu)成。

電容器組基本上為固定值，也就是超前無(wú)功功率是固定值，一旦無(wú)功功率負(fù)載滯后發(fā)生變化的時(shí)候，可以通過適當(dāng)、合理調(diào)節(jié)觸發(fā)角來(lái)進(jìn)行導(dǎo)通，此時(shí)能夠連續(xù)的控制無(wú)功功率，從而導(dǎo)致無(wú)功功率發(fā)生變化。但是應(yīng)該合理的保證系統(tǒng)提供的無(wú)功功率處于常數(shù)狀態(tài)，從而達(dá)到限制閃變以及電壓波動(dòng)的目的。一般情況下在實(shí)際過程中都把FC變?yōu)闉V波器，可以適當(dāng)基波無(wú)功輸出，并且與此同時(shí)也可以沖擊負(fù)荷衍生出的高次諧波。利用這種并聯(lián)電容以及可控式電抗器構(gòu)成的補(bǔ)償元件，可以有效地提高無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的速度和準(zhǔn)確性。

結(jié)束語(yǔ)：

總而言之，對(duì)于磁飽和可控電抗器及不平衡無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行充分的研究和分析，利用補(bǔ)償元件構(gòu)成的無(wú)功補(bǔ)償性，可以合理的快速的進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，保證無(wú)功補(bǔ)償具有很高的水平，從而不斷提高電網(wǎng)供電的質(zhì)量，促進(jìn)電網(wǎng)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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