近年来特高压远距离输电技术发展迅猛,特高压线路传输功率大,且我国电力负荷变化剧烈,致使电网中无功功率消耗日益增大,无功补偿与抑制过电压间的矛盾越发需要调和。磁控式并联电抗器(MCSR)具有可平滑调节容量,限制潜供电流及消除过电压的能力,是目前超/特高压电网中最为重要的无功补偿设备之一,深入研究其工作原理及故障特性将有利于电网的安全与稳定。本文就MCSR的工作原理、有限元建模过程、稳态运行仿真、内部故障仿真及相关物理实验这5个问题展开了相关的研究工作。首先,本文对MCSR的基本结构与工作原理进行了介绍,并对其工作特性进行了分析。之后对其进行建模仿真,以往对MCSR的研究多采用磁路分解法来构建MCSR的等效模型,该方法缺点明显,利用变压器与电抗器来等效替代MCSR,准确度较差且无法正确的模拟内部故障,为了解决该问题,本文提出利用Ansoft Maxwell有限元分析软件来构建MCSR模型的新方法。其次,利用Ansoft Maxwell软件分别对MCSR进行二维、三维建模,两组模型均与相应外电路配合使用,其模型参数基于实际物理模型。通过仿真验证了该模型可正确反应MCSR的工作特性,包括稳态特性、容量调节、内部故障等。在进行内部故障研究时,提出绕组拆分法,并利用该方法对各绕组的匝间/匝地故障以及控制绕组相间故障进行仿真分析,仿真发现在故障时MCSR总控电流交流分量激增,故障相电流激增,可利用其作为故障特征,对MCSR配置保护。再次,本文还利用该模型进行了不同合闸方式的对比,并尝试提出新结构以进一步提升MCSR容量调节响应速度。最后,为了进一步验证模型的准确性与实用性,课题组设计并制造了 MCSR低压物理模型,并进行了相关物理实验。