磁控电抗器
电压无功补偿装置
使 用 说 明 书
杭州银湖电气设备有限公司
二○○七年八月
电压无功补偿装置使用说明书
一、可控电抗器工作原理
无功补偿设备采用直流助磁式可控电抗器，其原理是利用附加直流励磁磁
化铁心，改变铁心磁导率，实现电抗值的连续可调，其内部为全静态结构，无
运动部件，工作可靠性高。图一为单相可控电抗器的铁心、线圈结构示意图。
图 1 单相可控电抗器铁心、线圈示意图
单相可控电抗器采用如图四柱铁心结构，在中间两工作铁心柱上分布着多
个小截面段，在电抗器的整个容量调节范围内，仅有小截面段铁心磁路工作在
饱和区，而大截面段始终工作于未饱和线性区，其上套有线圈。可控电抗器原
理接线图如图 2 所示。
图 2 磁控电抗器原理接线图
在可控电抗器的工作铁心柱上分别对称地绕有匝数为 的两个线圈，其
KN
2
N
2
N
1T
2TD
A
X
/ 2N
上有抽头比为 的抽头，它们之间接有可控硅 、 ，不同铁心的上下
两个主绕组交叉连接后并联至电源，续流二极管接在两个线圈的中间。
当电抗器绕组接至电源电压时, 在可控硅 、 两端感应出 左右电源电压
的电压。电源电压正半周触发导通可控硅 ，形成图 3(a)所示的等效电路，其
中 ，在回路中产生直流控制电流 和 ；电源电压负半周期触发导
通可控硅 ，形成图 3(b)所示的等效电路，在回路中形成直流控制电流 和
。一个工频周期轮流导通 和 ，产生的直流控制电流 和 ，使电抗器工
作铁心饱和，输出电流增加。可控电抗器输出电流大小取决于晶闸管控制角
， 越小，产生的控制电流越强，从而电抗器工作铁心磁饱和程度越高，输
出电流越大。因此，改变晶闸管控制角，可平滑调节电抗器容量。
（a） 导通 （b） 导通
图 3 晶闸管导通等效电路
二、电压无功综合补偿系统连接图
本自动跟踪电压无功自动补偿装置采用固定电容器配合磁控电抗器的控
制方式，自动调节电抗器的输出容量，使系统在电压满足要求的前题下，动态
跟踪调节磁控电抗器容量使系统的整体功率因数达到最优。
图 4 为电压无功自动跟踪补偿装置总系统图，三个单相可控电抗器分别接
在 6kV（或 35kV、10kV）相间，组成三角形接线，固定电容器也接于 6kV 相
间，图中省略未画。
2 /N N 1T 2T
1T 2T 1%
1T
1 2N N N ki ki
2T ki
ki 1T 2T ki ki
1T 2T
图 4 为电压无功自动跟踪补偿装置总系统图
功率因数的控制目标是 6kV 功率因数达到最优。
电抗器控制器控制目标信号由 60kV 侧电压互感器 YH1 和 LH1 二次侧输
入（U1A、 U1B、 U1C）和（I1A、I1C）其有功功率为 P1、无功功率为 Q1，
相应的第二路电源 10kV 侧电压互感器压器 YH2 和 LH2 二次侧输入（U2A、
U2B、U2C）和（I2A、I2C）其有功功率为 P2、无功功率为 Q2。
磁控电抗器为三角形连接，ABC 三相的相电流分别为 I_La 、I_Lb、、
I_Lc，线电流则需要再乘以 倍。
控制原理为：控制器测量系统一段二段有功、无功功率，根据 K1、K2 位
置开关的状态判断电抗器的无功控制目标值，K1、K2 的位置开关如图 4 所示。
根据新汶矿的特殊要求，其控制逻辑配合 Para（7）（参数第七行，第二个参数,
下图中反显示的参数“5”）如下表 1 所示。
3
表 1 控制点功率的逻辑关系
参数 开关 K1 开关 K2 开关 K3 开关 K4 控制点目标
Para（7）＝ 1 ＊ ＊ ＊ ＊ P1
Para（7）＝ 2 ＊ ＊ ＊ ＊ P2
Para（7）＝ 3 ＊ ＊ ＊ ＊ P1＋P2
Para（7）＝ 4 ＊ ＊ ＊ ＊ 仅测量不控制
0 0 ＊ ＊ 仅测量不控制
1 1 1 1 仅测量不控制
＊ 1 ＊ ＊ P2
Para（7）
=5,6,7
1 0 ＊ ＊ P1
注：para(7)=8 作为调试用
Para(7)=9 将参数存储器中的参数复位，
由控制器输出电抗器控制信号分别为控制接于 Uab 间的电抗器控制信号
M0-Lab、M1-Lab、M2-Lab，控制接于 Ubc 间的电抗器控制信号 M0-Lbc、
M1-Lbc、M2-Lbc，控制接于 Uca 间的电抗器控制信号 M0-Lca、M1-Lca、M2-Lca。
可控电抗器控制器接线图如下表所示：
表 2 可控电抗器控制器接线表
可控电抗器控制器接线图
名称 端子排号 说明
＋ ○D1-1电源 220V
AC/DC － ○D1-2
电抗器控制器工作电源 220V
交流或直流
UA ○D1-3 0~100V
UB ○D1-4 0~100V
UC ○D1-5 0~100V
35kV 电压
YH1 输入信号
Un ○D1-6
in ○D1-7
Ia
out ○D1-8
0~5A （A 相线路电流一进一出）
in ○D1-9
Ib
out ○D1-10
0~5A（B 相线路电流一进一出）
35kV 一号主变
电流 LH1 输入信
号
Ic in ○D1-11 0~5A（C 相的电流可以不输入）
out ○D1-12
in ○D1-13
Ia
out ○D1-14
0~5A （A 相线路电流一进一出）
in ○D1-15
Ib
out ○D1-16
0~5A（B 相线路电流一进一出）
in ○D1-17
35kV 二号主变
电流 LH2 输入信
号
Ic
out ○D1-18
0~5A（C 相的电流可以不输入）
Ua ○D1-19 0~100V
Ub ○D1-20 0~100V
Uc ○D1-21 0~100V
6kV 电压
输入信号
○D1-22
in ○D1-23
I_Lab
out ○D1-24
0~5A （接 AB 相电抗器电流互
感器）
in ○D1-25
I_Lbc
out ○D1-26
0~5A （接 BC 相电抗器电流互
感器）
in ○D1-27
三相电抗器
电流输入
I_Lca
out ○D1-28
0~5A （接 CA 相电抗器电流互
感器）
M0_Lab ○D1-29
M1_Lab ○D1-30
电抗器 AB
控制脉冲输出
M2_Lab ○D1-31
到电抗器本体控制箱接线盒
M0_Lbc ○D1-32
M1_Lbc ○D1-33电抗器 BC
控制脉冲输出
M2_Lbc ○D1-34
到电抗器本体控制箱接线盒
M0_Lca ○D1-35
M1_Lca ○D1-36电抗器 CA
控制脉冲输出
M2_Lca ○D1-37
到电抗器本体控制箱接线盒
＋ ○D1-38电抗器故障
信号输出
开关量输出
－ ○D1-39
预留 开关量输入 ＋ ○D1-40
信号输入 － ○D1-41
RS232 接口 九针标准通讯接口
1.由于电压与功率的考核是在 35kV 侧，因此需要输入 35kV 的电压电流信号
2.三相电抗器 AB、BC、CA 分别装于 10kV 系统的 Uab、Ubc、Uca 间，需要输入电抗器
两端的电压值，三相电抗器的输出电流值
电抗器控制装置，使用直流 220kV 电源，电抗器控制脉冲的三相输出信号 M0,M1,M2
分别接如晶闸管控制箱的相应端子，晶闸管控制箱的三相输出 K1、D1、D2、K2 分别经
过高压套管连接至电抗器本体对应的三相端子 K1、D1、D2、K2。
图 5 控制系统晶闸管控制箱的接线图
注：由于 M0 信号短接，一共 1 到 7 个接线端子由控制器连接到晶闸管控制箱。
M0 在晶闸管控制箱侧必须接地
三、电抗器控制装置操作说明
由于本装置才用了２４０×１２８点阵图形液晶，全中文显示，界面直观友好，操作
方便。控制器机箱采用欧洲标准上架式 19 英寸机箱，图 6 电抗器控制装置前面板图。整
个操作包括两个电源开关，投退按钮，液晶显示背光按钮，键盘接口。（最后附有控制器
的安装尺寸图）
图 6 电抗器控制装置前面板图。
1、 开机关机
Lab: K1, K2, D1, D2
Lbc: K1, K2, D1, D2
Lca: K1, K2, D1, D2
可
控
电
抗
器
微
机
控
制
装
置
Lab: M0, M1, M2
Lbc: M0, M1, M2
Lca: M0, M1, M2
电
抗
器
本
体
晶
闸
管
控
制
箱
＋5V 的电源开关为总电源开关，24V 电源开关仅控制晶闸管的脉冲电源，关闭 24V
电源，将没有控制脉冲输出，电抗器处于空载运行状态。
开机前先将 24V 电源关闭，然后开机，观察界面数据测量正常后，打开 24V 电源开
关，控制装置将进入自动跟踪调节控制状态，即根据电网实时无功功率调整可控电抗器的
输出容量，使系统功率因数达到最优。
当一台正在运行中的电抗器需要退出运行时，关闭 24V 电源开关，电抗器电流将减小
到“0”，电抗器就处于空载运行状态。
控制装置的开机显示界面如图 7 所示：
图 7 开机显示界面（自动状态）
在“自动”投运状态状态显示界面说明，
显示的屏幕分为三部分，最下端显示为系统频率，及当前时间。最后一行，f=
是控制装置侧得的电网实时频率 ，当没有同步信号接入时，将显示一个自动计数
值。2006:07:15 15:30:23 表示控制器的时钟日历，年月日时分秒，可以用键盘修改。
屏幕中间显示为电抗器两端电压，以 6kV 系统为例，控制角为电抗器的控制角度，
电流为电抗器的输出电流，分别显示为 A、B、C 三相的电抗器电流。
屏幕的上部分第一二三四行显示为一个功率测量的表格，“Ⅰ”行表示一号变压器的功
率测量情况，有功功率（单位 MW），无功功率（单位 Mvar），及功率因数值。无功功率
显示前有一个负号表示是系统是容性的无功，没有符号表示是感性的无功。“Ⅰ”行显示为
二号变压器的功率测量值。“总”行显示为磁控电抗器的控制目标点的功率值，与开入量
K1,K2,K3,K4,K5 有关，K1～K2 的状态显示在左上角，开关量合上十，显示为“■”，开关
量打开时，显示为“□”，当仅仅有 K1，K2 母变压器开关信号时，“总”功率与一号、二号变
压器 35kV 侧的功率的关系如下。
K1 K2 控制点功率 显示界面
1 0 或 1 “总”＝“Ⅰ”点功率 图 A
0 1 “总”＝“Ⅰ”点功率 图 B
1 1 “总”＝ “Ⅰ”点功率＋“Ⅰ”点功率 图 C
0 0 “总”＝0 相当于不调节 图 D
图 8 A 关 K1 合位 K2 分位 图 8B 开关 K2 合位 K1 分位
图 8C 开关 K1、K2 合位 图 8D 开关 K1 分位 K2 分位
图 9 键盘插件
显示器的左侧有一键盘插件，图 9 所示。将开关打到“手动”位置，控制进入手动调节
控制角度的状态，电抗器的输出容量由键盘控制输出，屏幕显示的最上方表头将由菜单条
代替，当按“菜单”键时，菜单条<控制>项反显示如图 10 所示：
图 10
2.菜单说明。
第一行菜单行，表示本系统具有以下四种功能
RS232 通讯（为可选功能）
本装置可以通过 RS232 串行通讯接口与ＰＣ机通讯，交换数据参数及控制方式
等数据。
对时
本装置内置了调电保持时钟芯片，可以通过键盘调整时钟的当前时间，
参数设置
对系统的电压、电流，通道的调节参数，控制的速度参数，最大电流控制及最大
控制角度等共多个参数进行设置，参数的信息存储在 E2PROM 中。
角度控制
通过键盘操作，增加或减少控制角度，改变电抗器输出容量。
最后一行，f= 是控制装置侧得的电网实时频率 。2001:07:15 15:30:23
表示控制器的时钟日历，年月日时分秒，可以用键盘修改。
3.操作：
本装置的操作键盘采用６个键进行配合操作，完成键盘操作的各相功能。它们是
“左移键”，“右移键”、“上移键”（数值增加键）、“下移键”（数值减少键）、“菜单键”（取
消键）、“确认键”。
在控制装置正常运行状态下，通过键盘插件上的船形开关，来切换自动控制状态
与手动操作状态。
键盘的操作是分级操作的，首先选择操作内容的菜单，再进行对应参数的修改。
Ⅰ 按“菜单键”启动菜单，<控制>菜单变为反显，通过“左键”“右键”可以在<通讯><对
时><设置><控制>之间转换，被选中的菜单反显。在菜单级的操作时，如果再次按“菜
单键”，系统恢复到图四的状态。
Ⅰ当某一菜单项反显时，按“确认键”，即进入相应功能的设置。
Ⅰ“菜单”——<控制>——“确认键”
控制角度数值反显，图 11 角度调整显示界面所示，通过“上移”“下移”实现手动
调节电抗器的角度，“左”“右”键实现角度的微调，从而改变电抗器的输出容量。再按
“确认”或“菜单”键，就可使系统回到菜单级操作状态。
图 11 角度调整显示界面
Ⅰ“菜单”——<对时>——“确认键”
进入时钟调整状态，如图 12 时间调整显示界面所示，首先年份的数据反显，通过“上
（加）”“下（减）”调整反显数据的大小，通过“左移”“右移”切换反显的参数，分别使年月
日时分秒反显、调整，按“确认”键，将当前要修改的时钟写入芯片，按“菜单”键即表示放
弃此次修改，会到菜单级操作状态。
图 12 时间调整显示界面
Ⅰ“菜单”——<设置>——“确认”
进入参数设置状态，显示界面进入显示界面 2，如图 13 参数设置见面所示
图 13 参数设置显示界面
通过“上移”“下移”可使选中的被设置量在１～７～Ｐ１～Ｉ～<确认>～<取消>之间循
环并反显选中的项。再选择“确认”键，对应修改的参数值反显，如图 14 修改电抗器电流
值显示界面所示。
图 14 修改电抗器电流值显示界面
通过“上（数据加）”“下（数据减）”即可改变已经反显的参数的数值。较长时间按键可
实现数据的连续加或减，否则每次只增加或减少一个最小单位。
通过“确认”可使调整回到上一显示界面和操作状态。
１～６调整的分别是 Ⅰ高压端的电压变比，即修改电压互感器一次侧的电压值；Ⅰ
电流变比，即修改电流互感器一次侧电流值 ；Ⅰ电抗器电压；Ⅰ电抗器电流；Ⅰ电抗器允
许的最大输出电流，当测量电抗器的电流大于这个值时，控制将会自动减小控制角度；Ⅰ
电抗器控制角度允许的最大值。
７ 分别调整的是功率变送器的额定容量、配合开关量及显示的参数及自动调节时需
要开始调节的最小范围和调节跟踪的速度。它们之间的转换是通过“确认”键循环实现的。
Ｐ１～Ｉ的操作第一次按“确认”键，使测量通道的比例系数反显，可以通过“上（数
据加）”“下（数据减）”进行调整，再按“确认”键则通道的修正系数反显，利用“上（数据
加）”“下（数据减）”进行调整后，通过“确认”键使调节会回到图八状态。
当界面的<确认>项被反显时， 参数是否写入 E2PROM 所示，选择“确认”键，即将修
改后的数据写入 E2PROM 中，并回到图 10 的状态，菜单级的操作，<设置>菜单反显示。
当界面的<取消>项被反显时，按“确认”键，将不做如何的参数修改，直接回到图 10
的显示界面，菜单级的操作，同时<设置>菜单反显示。
在手动操作状态下，如何时候切换手动自动按钮，控制装置将自动回到自动控制状态，
显示进入界面 8
附图：控制的安装尺寸图：
17
9± 1
10
1.
6±
0.
3
450
6. 5× 4
465± 0. 3
液晶显示屏
幕
微机监控装置
电源电源
350
