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
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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
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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
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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，装置主要由控制单元、
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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
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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
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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：
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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
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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）。
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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.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。
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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
序号 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 姓名 栾涛 徐刚 王立学 李振 李刚 刘智勇 石森 刘学兵 苗延林 任柏林 王以凯 王峰 性别 出生年月 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 1988.12 1978.5 1981.11 19.6 1969.1 1960.2 171.9 1963.7 1962.8 1975.11 要科研人员名单
技术职称 高级工程师 技师 中级工程师 工程师 技师 技师 高级技师 技师 助理电气工程师 技师 技师 文化程度 研究生 中专 本科 本科 中专 中专 中专 中专 本科 工作单位 动力分公司 动力分公司 动力分公司 动力分公司 动力分公司 动力分公司 动力分公司 动力分公司 动力分公司 动力分公司 动力分公司 动力分公司 对成果创造性贡献 提出项目设想和研究内容及技术指导 负责组织项目实施及技术指导 负责组织项目实施及技术指导 负责项目具体设计及实施 负责项目的试验。 负责项目的试验 负责项目的试验 负责项目的试验 负责项目的试验 负责项目的试验 负责项目的试验 负责项目的试验 中专 中专 中专
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14 杨明 男 19.5 中专
动力分公司 负责项目的试验
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鉴
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 鉴定会职务 姓 名 定委员会名单
技术职务 签名 工作单位 所学专业 现从事专业
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创新提案立项申请表
项目名称 创新类别 MCR型电压动态无功补偿装置 技术 （分市场、技术、管理、文化） 起止时间 申请人（单位、团体或个人） 2012.3-2012.10 动力分公司 性别 男 男 男 男 主要职务 经理 副经理 副经理 技术员 单位 安技部 安技部、外线班 安技部、修试班 安技部 主要参加者姓名 徐刚 刘智勇 李刚 王立学 项目经费预算（明细） 项目立项起因及 目前的现状 项目的预期效果 项目拟采取的方案 项目实施的重点、 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
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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。 功率因数提高至0.98，提高供电质量，减少电费开支。 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 装置参数的设置、调试及引入2#变电站微机保护。 难点
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