自饱和电抗器(MCR)型SVC

现在主要的动态补偿方式为TCR型SVC、MCR型SVC和SVG三种方式，以下分别介绍这三种动态无功补偿方式的原理，并且通过占地面积、响应速度、损耗、噪音等性能指标来论述这三种补偿方式的特点。

一、 MCR型动态无功补偿装置MCR+FC型动态无功补偿装置上世纪60年代由英国GEC公司制成第一台自饱和电抗器型SVC，后期俄罗斯人演变为可控饱和电抗器（CSR）型，也可称为MCR型动态无功补偿装置。

其原理是三相饱和电抗器的工作绕组并联在电网上，通过改变饱和电抗器的直流控制绕组的励磁电流，借以改变铁心的饱和特性，从而改变工作绕组的感抗，达到改变其所吸收的无功功率的目的。

图九 MCR无功补偿原理磁阀式可控电抗器的主铁心分裂为两半（即铁心1和铁心2），截面积为A,每一半铁心截面积具有减小的一段，四个匝数为N/2的线圈分别对称地绕在两个半铁心柱上（半铁心柱上的线圈总匝数为N），每一半铁心柱的上下两绕组各有一抽头比为δ= N2 / N 的抽头，它们之间接有晶闸管KP1 ( KP2 ),不同铁心上的上下两个绕组交叉连接后，并联至电网电源，续流二极管则横跨在交叉端点上。

在整个容量调节范围内，只有小面积段的磁路饱和，其余段均处于未饱和的线性状态，通过改变小截面段磁路的饱和程度来改变电抗器的容量。

在电源的一个工频周期内，晶闸管KP1 、KP2 的轮流导通起了全波整流的作用，二极管起着续流作用。

改变KP1 、KP2 的触发角便可改变控制电流的大小，从而改变电抗器铁心的饱和度，以平滑连续地调节电抗器的容量。

占地面积由于MCR没有像TCR一样采用晶闸管阀组以及空心相控电抗器，而是采用晶闸管控制部分饱和式电抗器，因此，比TCR面积要小。

响应速度MCR型SVC的响应速度一般在100 ~ 300ms之内。

可控式饱和电抗器铁芯内的磁通有惯性，从空载到额定的变化，一般在秒级以上。

虽然现在也可采取一些措施提高MCR型SVC的响应速度，但一般也很难低于150ms。

煤炭行业电能质量现状煤矿是具有一、二级负荷的大型企业，一般采用35kv或110kv双电源供电。

其供电系统应具备可靠性、安全性、技术和理性（优质）、经济性。

煤矿供电系统中主要的用电负荷是矿井提升机和大型的通风风机。

其中一般大型的矿井提升机主要采用异步交流电机和直流电机两种，在异步交流机提升的过程中，电机转速调节主要由电力电子器件构成的变流装置完成的，电力电子器件如晶闸管，GTO、IGBT等。

同时大型通风电机的转速和通风量调节也是有电力电子器件构成的变频装置来完成的。

由于煤矿供电系统中使用的大型的电机在工作过程中需要消耗大量的无功来建立和维持电机在工作过程中，需要消耗大量的无功来建立和维持电机所需的励磁电流和励磁转矩，这就使得供电系统的功率因数很低，同时在电机启动时对供电系统造成无功冲击。

同时大量的电力电子装置，这就给煤矿供电系统带来了很多问题。

这些电力电子装置构成的整流回路、逆变回路、直流斩波电路等，在这些装置运行的过程中，产生了大量的谐波，给供电系统的电能质量带来了危害。

目前市场上不同的动态无功补偿技术的应用情况：几种典型的动态无功补偿技术的比较：由于调压式、开关投切、TSC运行方式的离散性及技术的落后，已经逐渐被市场淘汰，下面主要介绍几种先进的动态无功补偿技术：一、TCR-SVC1、简介TCR式SVC一次系统主要由补偿（滤波）支路和TCR支路构成如图1所示。

补偿（滤波）支路主要由电力电容器、串联电抗器、放电线圈、避雷器、刀闸、电流互感器、断路器等主要一次元件组成在SVC系统中提供容性无功。

TCR支路主要由相控电抗器、穿墙套管、避雷器、晶闸管阀组、刀闸、断路器、电流互感器等主要一次元件组成。

晶闸管阀组可受控改变流过相控电抗器的电流，实现调节TCR容量的作用。

10kV TCR的电气原理图如图10所示。

图1 TCR式SVC主接线原理图晶闸管阀组作为TCR 的核心部件，其快速开断能力是实现快速动态调节无功的基础，在所有一次设备中，其结构也最为复杂，是TCR 核心技术之一。

珠海万力达股票代码 002180磁阀式静止型高压动态无功补偿装置（MCR型SVC）※ 无功补偿兼谐波治理※ 最先进高压动态无功补偿技术，美国电科院推荐使用※ 可直挂超、特高压电网，运行稳定一、高压动态无功补偿装置（SVC）的功能：1、提高功率因数，减少线路无功电流带来的线损；2、同时抑制和滤除谐波，降低电压波动、闪变、畸变，稳定电压，增强系统阻尼，抑制汽轮机发电系统存在的次同步谐振，缓冲功率振荡；3、微电子控制系统，无需机械投切设施；高速响应、平滑、无级动态调节。

二、高压动态无功补偿装置（SVC）适用行业、场合：1、钢铁、冶金、石化行业：钢厂的轧钢机：大容量无功功率冲击，变化频繁快速，功率因素很低，会导致母线电压下降很厉害，严重导致跳闸，严重影响正常安全生产和其他用电设备的运转设施损坏。

万力达MCR型SVC可以完全解决以上问题，可以快速及时响应，提高功率因素到0.98以上。

炼钢厂的电弧炉、钢包精炼炉：都是采用电弧发热的原理，在进料时负载波动很大，导致电压不稳定， 功率因数低，谐波大。

万力达MCR型SVC可以快速响应、平滑动态及时补偿无功波动，并且可以设置2、3、4、5、6次谐波滤波通道，把谐波含量限制在国家标准规定范围内。

化工冶炼厂的电解炉、感应熔炉等设备：工作时对电网产生的严重无功冲击、电压波动、低功率因素、谐波污染、三相不平衡等不良影响。

万力达MCR型SVC加FC滤波电容可补偿和谐波滤波治理，使其满足国家标准。

稳定电压，提高功率因数。

2、电气化铁路：电气化铁路中的大容量牵引变电站，电气化列车运行通过时产生大容量的无功功 率冲击,由于电气化列车通过后负荷变小，这样车来车往，无功波动频繁，造成功率因数低和电压波动频繁，且伴随有谐波污染、三相负载不平衡等问题。

万力达MCR 型SVC加FC滤波电容可补偿无功和谐波滤波治理，使其满足国家标准。

稳定电压，提高功率因数。

3、风力发电场：由于风电场风力变化频繁的自然特点，导致风力发电机发电功率的波动很频繁。

目录1、MSVC装置概述 (1)2、磁控电抗器（MCR） (2)3、补偿技术比较 (7)4、磁控电抗器结构 (9)5、设计参考资料 (10)附一、MSVC在水泥行业中的应用 (17)附二、MSVC在煤炭行业中的应用 (21)附三、MSVC在电气化铁路行业中的应用 (27)1.MSVC装置概述：目前，无功补偿的主要装置是电容器、电抗器和少量的动态无功补偿装置。

开关（断路器）投切电容器组的调节方式是离散的，不能取得理想的补偿效果。

开关投切电容所造成的涌流和过电压对系统和设备本身都十分有害。

现有静补装置如相控电抗器（TCR）型SVC不仅价格贵，而且占地面积大、结构复杂，不能推广。

杭州银湖电气设备有限公司自1998年开始研制新型磁控电抗器(MCR) 型SVC（简称MSVC），该装置具有输出谐波小、功耗低、免维护、结构简单、可靠性高、价格低廉、占地面积小等显著优点，是理想的动态无功补偿和电压调节设备。

MSVC装置由补偿（滤波）支路和磁控电抗器（简称MCR）并联支路组成，其中补偿（滤波）支路经隔离开关固定接于母线，通过调节磁控电抗器的输出容量（感性无功），实现无功的柔性补偿。

因与原各类补偿装置的主要区别在于磁控电抗器，故下面集中对磁控电抗器（MCR）作介绍。

图1 动态无功补偿装置（MSVC）一次系统图2．磁控电抗器（MCR）2.1.基本工作原理磁控电抗器采用直流助磁原理，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2 单相磁控电抗器铁心、线圈示意图磁控电抗器采用小截面铁心和极限磁饱和技术，单相四柱铁心结构电抗器结构如图2所示，在中间套有线圈的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，大截面段始终工作于未饱和线性区，仅有小截面段铁心磁路饱和，且饱和的程度很高。

图3为铁心理想磁化曲线示意图，曲线中间部分为未饱和线性区，左、右两边为极限饱和线性区。

无功补偿SVG、SVC、MCR、TCR、TSC 区别TSC：晶闸管投切电容器，采用无源器件（电容器）进行无功补偿，分级补偿，不能实现连续可调。

TCR：晶闸管控制电抗器。

MCR:磁控电抗器，与TCR类似，需要和电容柜配合实现动态无功补偿，可实现连续可调。

SVC：静止无功补偿装置，采用无源器件进行无功补偿的技术总称，包括：TSC、TCR等，“静止”是与同步调相机对应，一般来说将使用晶闸管进行控制的补偿装置成为“SVC"。

SVG：静止无功发生器，采用电能变换技术实现的无功补偿。

SVG与其它的最大区别在于能主动发出无功电流，补偿负载无功电流。

而其它均为无源方式，依靠无源器件自身属性进行无功补偿。

SVG与两种类型SVC动态无功补偿装置比较表静止无功补偿器(SVC)与静止无功发生器(SVG)有什么异同？静止无功补偿器(SVC)该装宜产生无功和濾除谐波是靠其电容和电抗木身的性质产生的。

静止无功发生器(SVG)该装置产生无功和滤除谐波是発其内部电子开关频繁动作产生无功电流和与谐波电流相反的电流。

相关知识静止无功补偿湍又称SVC.传统无功补偿用断路器或接触器投切电容，SCV用可控硅等电子开关.没有机械运动部分.所以较静态无功补偿装迓。

通常的SVC组成部分为1 •固定电容器和固定电抗器组成的一个无功补偿加滤波支路该部分适、”1选择电抗器和电容器容虽.可滤除电网谐波.并补偿容性无功.将电网补偿到容性状态。

2•固定电抗器3.可控硅电子开关可控硅用來调节电抗器导通角.改变感性无功输出來抵消补偿滤波支路容性无功，并保持在感性较商功率因数。

动态无功补偿技术应用在电力系统中，如果无功储备不足将会导致电网电压水平降低，冲击性的无功功率负载还会使电压产生剧烈的波动，恶化电网的供电质量。

对于给立的有功分布，要想使无功潮流最小以减少系统的损耗，就要求对无功功率的流向与转移进行很好的控制。

随着电网的不断发展，对无功功率进行控制与补偿的重要性与曰俱增：①输电网络对运行效率的要求日益提高，为了有效利用输变电容疑，应对无功进行就地补偿：②电源（尤英水电）远离负荷中心，远距离的输电需要灵活调控无功以支撑解决稳泄性及电压控制问题：③配电网中存在大量的电感性负载，在运行中消耗大量无功，使得配电系统损耗大大增加：④直流输电系统要求在换流器的交流侧进行无功控制:⑤用户对于供电电能质量的要求日益提高。

敞开式结构的VQC与MCR混合型动态平滑补偿装置对于无功负荷小范围波动频繁且对补偿精度要求较高的场合，可以使用VQC+MCR混合型动态无功补偿装置。

原理:VQC电容器组按小容量多分组减少投切冲击，作为有级差慢速粗调，MCR 的容量很小，只相当于极差容量，当无功、电压在小范围频繁波动时，MCR快速响应，精细调节无功输出，精确贴合无功负荷曲线，使系统功率因数恒定在0.95以上，大幅提高设备使用寿命和工作质量。

1、市场上常见的几种无功补偿模式的优缺点及适用场合市场上常见的无功补偿技术主要有：VQC、动态补偿、固定补偿。

固定补偿：曾因其结构简单，造价低的优点在早期的系统内变电站大量运用，适用于无功负荷稳定的场合，但由于其固有的缺点：容量调整需人工干预、易过补或欠补、无法隔离故障正逐步被VQC所替代。

动态补偿：SVG、SVC，其特点是响应迅速，主要用于电弧炉、轧钢设备、矿井提升机、电力机车牵引等特殊的冲击性负荷设备，以维持设备正常运行为目的。

设备造价极高，运行可靠性差，后期维护困难，运行成本高。

就节能降损投资回报率而言其效果远不如VQC和固定补偿。

VQC（电压无功综合控制）:在用户以节能降损、提高输变电设备的输送能力为目的的应用场合，VQC以其节能效果明显、跟踪补偿效果好、免维护、自动化程度高、造价合理等特点广泛应用于电力系统变电站、开闭所和其他工矿企业。

2、当前市场常规VQC存在的问题常规VQC产品作为无功补偿设备中二代产品，因其按需自动补偿，维护简单，成本适中的优点得到了广大客户的欢迎，但受当时经济技术条件的限制，使用中发现存在以下问题：2.1分组不细，投切冲击大传统的VQC因为受成本的限制一般分为2-4级，最多不会超过5级，电容级差大，投切电容器组对系统的冲击大，无法实现精细补偿。

2.2装置运行不可靠，故障率较高受当时经济技术条件的限制，VQC二代产品的结构设计和元件选型上存在安全隐患，造成运行不可靠，故障率较高。