磁気制御シャントリアクタ

磁気制御シャントリアクタ( MCSR、CSR) は、電圧クラス 36～750 kV の高電圧 (HV) 電気ネットワークにおける無効電力の補償と電圧レベルの安定化を目的とした電気技術機器です。MCSR は、誘導リアクタンスによってスムーズに制御されるシャント型静的デバイスです。

2002年、最初の制御シャントリアクタ（CSR）がBharat Heavy Electricals Limitedによって開発されました。最初の装置は、マディヤ・プラデーシュ州のPower Gridの400kVイタルシ変電所で稼働しました。^[1]

磁気制御シャントリアクタは、無効電力の自動制御と電圧レベルの安定化を目的としており、次のことが保証されます。

• 電力網における日々および季節による電圧変動の排除^[2]
• 電力品質の改善
• 電力ネットワークの動作モードの最適化と自動化。
• 送電および配電における電力損失の削減。
• 電力システムの安定性の向上
• 無効電力補償用の制御されていないデバイスのスイッチングの動的ショートカットと、信頼性の低いデバイス（OLTC、変圧器、単巻変圧器）の動作制限により、動作条件が数十倍向上し、電気機器の耐用年数が延長されます。
• 送電線のスループット性能の向上、および静的安定性と呼ばれる限界値に近い電力オーバーフロー時の電圧レベルの信頼性の高い自動制御の提供。
• 電力ネットワークの緊急事態（例えば、負荷、発電機、送電線などの緊急トリップ）時の電圧崩壊の影響を回避します。
• 最も好ましい動作モードを支援する反応発電範囲での発電所発電機の動作条件の保証。

MCSR によって解決されるタスクを想定し、またその運用に関する既存の経験を考慮すると、制御リアクターの適用分野は電力ネットワークの以下の領域をカバーします (ただし、これらに限定されません)。

• 負荷曲線が急激に変化したネットワーク。
• 電圧レベルの調整には、摩耗したスイッチング機器や変圧器を備えたネットワークが頻繁に使用されています。
• 長距離トランジットを使用して構築されたネットワークは、電力フローの値や方向が頻繁に変化する傾向があります。
• 電圧安定性の要求が高まった消費者への電力供給ネットワーク。
• 損失が増加したネットワーク
• 無効電力として発電機の許容負荷を供給できない動作モードを持つネットワーク。

MCSR の豊富な機会により、さまざまな電圧クラスへの適用が簡単になります。さらに、期待される効果は、地域消費者のグリッド レベルと、国全体の電力システムの主要なタスクの解決の両方で発揮される可能性があります。

電力エネルギー分野における市場関係の構築と電力網開発への投資増加の文脈において、MCSR はすべての経済主体に一連の大きなメリットをもたらします。

• 給電および配電電力網のレベルで、MCSR は電力損失の大幅な削減と、システム運用者および配電会社の利益の増加をそれぞれ保証します。
• 電力消費者の観点から見ると、MCSR は、消費された無効電力に対して支払われる料金の削減 (cos (ɸ) の維持)、最終消費者の地点で必要な電圧品質の確保、およびネットワークへの新しい容量の接続に必要な対策の能力を目的として設置されます。

磁気制御シャントリアクトルは、半導体キー装置の機能も提供する変圧器タイプの装置です。これは、リアクタの磁気システムが深い飽和領域で動作することによって保証されます。基本原理により、変圧器製造業界とパワーエレクトロニクスの分野の両方で既存の設計を最適に採用できるようになりました。MCSR 単相の磁気システムには、巻線付きの 2 つのコア、垂直ヨーク、水平ヨークが含まれます。逆接続の制御巻線と直列 (一致) 接続の電力巻線は、CST 磁気システム コア上に配置されます。MCSR 磁気システム コアには非磁性ギャップがなく、この効果により、リアクタをネットワークに接続すると無負荷状態になります。これにより、グリッドから消費される無効電力の値は、公称値の 3% を超えません。無効電力に関してリアクタの負荷を増やすには、その動作範囲をヒステリシス特性の非線形領域にオフセットする必要があります。これは、磁気システムの追加バイアスを考慮して実現されます。制御巻線に安定化直流電圧源を接続すると、バイアス磁束の増加が保証されます。

電力巻線の交流電流がバイアス磁束に重畳されるため、正味磁束は磁気システムコアの飽和領域にオフセットされます。コアの飽和により、電力巻線に電流が発生します。制御回路へのエネルギー入力または制御回路からのエネルギー出力の場合、ネットワーク電流の増加または減少、およびリアクタによって消費される無効電力の増加または減少の過渡プロセスが保証されます。

リアクトル電力巻線電流は比例制御モードに従って調整され、整流電流源サイリスタの制御角は、規定の電圧設定とリアクトル接続点の電圧との不一致に応じて比例モードに従って変更されます。リアクトルを 1 つの準定常モードから別の準定常モードに迅速に移行する必要がある場合は、過励磁/不足励磁方式が実現されます。このような場合、無負荷状態からフルパワーを得るまでの時間は最大 0.3 秒まで短縮されます。構造的には、リアクトル電力変動のあらゆる速度を確保できます。ただし、MCSR アプリケーションの実際の経験に基づいて、リアクトルの動作速度とバイアス システムの容量の最適なバランスが決定されています。電力増加/軽減の速度は 0.3～1.0 秒以内、バイアス システムの容量はリアクトル定格容量の 1～2% です。

望ましい要件に応じて、MCSR は、電圧レベルの安定化、消費される無効電力値​​、または消費される電流の大きさのいずれかを実現できるように調整されます。制御リアクトルは、非制御の類似物と同様に、バスリアクトルとラインリアクトルに細分されます。この原則に基づいて、MCSR の設計は、電磁部品の事前バイアスとそれに続くリアクトルの慣性のない通電 (電力増加時間は電力周波数の 1 サイクル未満) を保証する追加要素で完了します。すべての変圧器機器と同様に、MCSR は最大 120～130% の長期過負荷と最大 200% の短期過負荷に耐えることができます。さらに、追加の対策と制御アルゴリズムを考慮すると、MCSR は、単相自動再閉路の間隔内で動作する機能を含む、非制御シャントリアクトルのすべての機能を実現します。

• バイアス制御の電気リアクター。/ 技術科学博士、AM Bryantsev教授編集の作品集。— M.:「Znak」。264 ページ。Il.、2004 年。— ISBN  5-87789-054-9。
• バイアス制御シャントリアクタ / 技術科学博士、GA Yevdokunin 教授編集のモノグラフ。 — 出版社「Rodnaya Ladoga」。280 ページ、2013 年。 — ISBN 978-5-905657-07-8 . . 
• 電力業界のエネルギー効率向上のための必須設備としての CSR に基づく無効電力静的補償装置 / DV Kondratenko、AG Dolgopolov、TA Shibayeva、AV Vishtibeyev。— Electro magazin、第 2 号、2009 年。
• CSR を装備した架空送電線。単相自動再閉路。/ AG Dolgopolov、DV Kondratenko、MV Dmitriyev、GA Yevdokunin、EB Sheskin。— Electro magazin、第 4 号、2012 年。
• ライン制御シャントリアクタの適用経験。考えられる問題と解決方法。/ KV Aristov、AG Dolgopolov、DV Kondratenko、YV Sokolov。— Electro magazin、第 4 号、2012 年