HMVR:High Voltage Magnetically-controlled Var Reactor,高压磁控无功补偿电抗器
1.1 概述高压磁控无功补偿电抗器(High Voltage Magnetically-controlled Var Reactor,HMVR),是以磁控方式作为无功补偿的控制形式,解决电力系统无功调节和电压质量、系统稳定的无功补偿电抗器,是磁控无功补偿系统(Magnetically-controlled Var System,MVS)中的重要装置。它借鉴磁控式电抗器(Magnetically Controlled Reactors,MCR)的工作原理,但不同于磁控电抗器产品和低压磁控电抗器型静止无功补偿(MCR型SVC)产品,具备区域电网乃至整个系统的无功优化配置功能,不仅限于提供一台设备,而是着眼于综合解决系统无功补偿和电压控制问题,根据工程点、区域电网乃及整个系统运行实际进行参数优化和设备配置,提供最优动态无功补偿方案和电压、潮流控制策略。
中国电力科学研究院在HMVR产品研制方面作了大量工作,已成功掌握了电力系统磁控无功补偿的核心技术,整体技术水平位于世界前列,具有实施HMVR产品仿真分析、方案设计及优化、成套设备集成、工程设计提资和调试维护等一揽子研发及工程能力。由中国电科院集成的500kV HMVR产品于2007年9月在江陵500kV换流站挂网试运行,有效地避免了线路电压的降落,确保母线电压的稳定,取得了显著的经济效益。这是HMVR技术世界上首套500kV电压等级的工程应用。
1.2 国内、外技术应用情况国外应用为磁控式可控电抗器,主要在独联体国家应用。目前在独联体国家运行的磁控式可控电抗器总共6台,其中4台110kV、25Mvar,1台220kV、100Mvar,1台330kV、180Mvar。国外的报道和文献中称其在一些场合优于SVC,省去了滤波器、降压变,减小了投资和人员维护,提高了效率,设备运行稳定。
在国内,由中国电科院技术集成的500kV HMVR产品已于2007年9月在江陵500kV换流站挂网运行,运行情况良好,实现了系统的动态无功调节,确保母线电压的稳定,具有较好的综合经济效益;武汉大学、清华大学、上海交通大学、华北电力大学、浙江大学、华中科技大学和及其企业也开展了低压小容量磁控电抗器、磁控消弧线圈的研制,并获得了一定进展。
国内、外应用的磁控式可控电抗器装置的主要领域是电压、无功需控制或综合治理的供用电场所,主要包括:电力系统变电站和开关站、超高压和特高压输电线路、电气化铁路、风力发电、工业负荷(包括煤炭行业、建材水泥行业、冶金行业负荷)等。
1.3 HMVR的基本工作原理HMVR装置由磁控电抗器本体、控制保护设备、励磁控制部分组成。对于66kV及以下电压等级的磁控无功补偿电抗器,主要采用自耦直流励磁的结构,通过改变附加直流电流来改变铁心的磁饱和度,进而改变等效磁导率,从而平滑地改变电抗值和电抗容量,实现输出无功的平滑调节。对于110kV及以上电压等级应用的磁控无功补偿电抗器,由于电抗器本体容量大,通常采用裂心式结构。铁心为单相双柱带旁轭结构。通过励磁直流电源改变注入低压绕组的直流电流的大小,改变铁心的饱和程度。通过调节铁心饱和程度的大小而实现改变输出电抗值的目的。直流励磁绕组通过开口三角形联结,以达到消除3次及3次倍数谐波。整个装置不用附加滤波装置。