一种新型的VQC+MCR式高压动态无功补偿装置

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。

第一代无功补偿产品：固定补偿

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。

2.2.1封闭式结构，散热性能差：传统的VQC一般是户内型参照了开关柜结构，户外型参照了箱变结构设计，未充分考虑到无功补偿类产品的要求，把发热量大且寿命受温度影响极大的电容器、电抗器放在密闭的空间里，使主要元部件的寿命大打折扣，故障率高

二代产品：户内型VQC 户外型VQC

2.2.2 采用真空接触器或普通断路器作投切开关不适宜

电容器的投切因其投入涌流和切除过电压的固有特性，易造成重燃或重击穿，损害电容和设备，故对投切开关有特殊的要求。 2.2.2.1真空接触器

 触头开距小，极易重燃或重击穿，  接触器触头压力小，易引起拉弧，

 运行时合闸保持需要线圈长期带电，线圈耗能大易烧毁。 2.2.2.2普通断路器

 机械寿命短，不能频繁动作，多采用弹簧机构，零部件多，机械性能不稳定。

 不是采用电容器专用真空泡，易重燃或重击穿

交流接触器 弹簧机构断路器 弹簧机构

2.2.3 铁芯和空芯电抗器的缺点

铁芯电抗器与空芯电抗器相比，缺点如下：  噪声大  电抗器线性度差

 能引起漏磁、局部过热，易发生磁饱和，烧毁线圈。系统过压、过流和谐波的影响，致使铁芯过饱和电抗值急剧下降，抑制谐波的能力下降，抗短路电流能力低。

 不能在室外运行。 但空芯电抗器也有如下缺点：

 磁场影响范围较大，有电磁污染。

 损耗较大。在同等条件下，空芯电抗器比铁芯电抗器损耗高出50%以上。  占据空间大。空芯电抗器所占空间为铁芯电抗器的3倍以上。若将电磁场影响范围考虑进去，则占用的场地更大。

户外运行的电抗器，表面抗污染能力差。产品表面容易产生污染性放电现象，在污染严重的地方，需加装防污、防淋、防晒等设施。

针对以上问题，我公司对二代VQC从结构、方案、元器件选型等各方面均进行了大量的技术革新，推出了第三代产品：敞开式结构的TBBZ-12II型高压无功自动补偿装置，有效解决了上述问题。

3 技术革新措施 3.1技术方案上的改进

采用分组多路编码投切+MCR混合型补偿模式实现动态平滑补偿。分组投切作为无功粗调，小容量MCR动态平滑调节，可实现快速跟踪补偿无功负荷，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。

A单元(VQC)B单元(VQC)300kvar300kvar300kvarB单元(VQC)C单元(MCR)300kvar300kvar300kvar...

3.2 在可靠性方面的技术革新

3.2.1采用敞开式结构

 将主要元件均按户外运行工况设计，将主要发热源暴露在空气中，大大提高了设备运行的安全性、可靠性，延长了设备使用寿命。

 占地面积小，约为封闭式结构的1/3。 3.2.2 采用电容器投切专用永磁真空开关

 永磁机构零部件数量仅为传统弹簧机构的40％,结构简洁，机械故障率低。  触头开距大，可开断故障电流。

 采用直动式传动，刚分速度大，分闸触头不粘连。

 永磁操动机构的出力特性与真空灭弧室的反力特性的完美配合确保合闸弹跳小，无重击穿，无重燃。

 操作线圈仅在分闸或合闸瞬间带电，线圈不发热，省电，不会发生故障。

永磁机构 电容器投切专用永磁机构真空

3.2.3 采用户外型干式半铁芯电抗器

针对铁芯电抗器、空心电抗器存在的问题，我公司研制出一种干式半铁芯电抗器，同时具有铁芯电抗器和空芯电抗器的优点。

 户外型环氧树脂全封闭浇注，表层包硅橡胶，具有优异的绝缘性能和防护性能。

 体积比空芯电抗器缩小30%～50%  损耗比空芯电抗器低30%～40%  线性度接近于直线  噪声小，噪声低于50db。

半铁芯电抗器 铁芯电抗器 空心电抗器