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晶閘管投切電容器的原理

來源:希拓電氣(常州)有限公司    日期:2019-04-24    瀏覽量:載入中...

       晶閘管投切電容器(TSC)是利用晶閘管作為無觸點(diǎn)開關(guān)的無功補(bǔ)償裝置,它根據(jù)晶閘管具有準(zhǔn)確的過程,迅速并平穩(wěn)的切割電容器,與機(jī)械投切電容器相比,晶閘管具有操作壽命長,開、關(guān)無觸點(diǎn),抗機(jī)械應(yīng)力能力強(qiáng)和動(dòng)態(tài)開關(guān)特性優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。晶閘管的投切時(shí)刻可以準(zhǔn)確控制,能迅速的將電容器接入電網(wǎng),有力的減少了投切時(shí)的沖擊電流的優(yōu)點(diǎn)。


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       晶閘管投切電容器(TSC)按電壓等級(jí)劃分為:低壓補(bǔ)償方式和高壓補(bǔ)償方式。低壓補(bǔ)償方式適用于1 kV及以下電壓的補(bǔ)償,高壓補(bǔ)償方式(即補(bǔ)償系統(tǒng)直接接入電網(wǎng)進(jìn)行高壓補(bǔ)償)則對(duì)6~35 kV電壓進(jìn)行補(bǔ)償。

       晶閘管投切電容器(TSC)按應(yīng)用范圍劃分為:負(fù)荷補(bǔ)償方式和集中補(bǔ)償方式。負(fù)補(bǔ)償方式是直接對(duì)某一負(fù)荷進(jìn)行針對(duì)性動(dòng)態(tài)補(bǔ)償以消除對(duì)電網(wǎng)的無功沖擊,集中補(bǔ)償方式是對(duì)電網(wǎng)供電采取系統(tǒng)的補(bǔ)償,以解決整個(gè)電網(wǎng)無功功率波動(dòng)的問題。

       目前,晶閘管投切電容器(TSC)只有兩個(gè)工作狀態(tài):投入和切除狀態(tài)。在投入狀態(tài)下,雙向晶閘管導(dǎo)通,電容器并入線路中,TSC向系統(tǒng)發(fā)出容性無功功率;切除狀態(tài)下,雙向晶閘管(或反向并聯(lián)晶閘管)阻斷,TSC的支路并不起到任何作用,不輸出無功功率。TSC主電路設(shè)計(jì)除了滿足分級(jí)快速補(bǔ)償要求外,還應(yīng)考慮限制并聯(lián)電容器組的合閘涌流和抑制高次諧波等問題。TSC的關(guān)鍵技術(shù)是如何保證電流無沖擊,常見的接線方式有兩種:晶閘管與二極管反并聯(lián)接線方式和晶閘管反并聯(lián)接線方式。

       在晶閘管投切電容器(TSC)系統(tǒng)中,晶閘管反并聯(lián)方式是促使兩個(gè)晶閘管輪流觸發(fā),接通和斷開補(bǔ)償回路。晶閘管反并聯(lián)方式的可靠性非常高,即使是某項(xiàng)損壞了一個(gè)晶閘管,也不會(huì)導(dǎo)致電容器投入失效或錯(cuò)誤。晶閘管和二極管反并聯(lián)方式與晶閘管反并聯(lián)方式相比之下,速率較差,但經(jīng)濟(jì)且操作簡便。晶閘管閥能承受的反相電壓對(duì)于晶閘管反并聯(lián)方式是將電容器上的殘壓放掉時(shí)的電源電壓的峰值,晶閘管和二極管反并聯(lián)方式是電源電壓峰值的2倍。

       晶閘管投切電容器(TSC)系統(tǒng)中,為了限制因晶閘管誤觸發(fā)或事故情況下引起的合閘涌流,主電路中須安裝串聯(lián)電抗器,以抑制高次諧波和限制短路電流。而串聯(lián)電抗器后,電容器端的電壓會(huì)升高,所以額定電壓應(yīng)選擇電容器高于電網(wǎng)的。電抗器的類型有空芯電抗器和鐵芯電抗器兩種,其中,而鐵芯電抗器限流效果較差,但造價(jià)低,空芯電抗器的限流效果很好,但造價(jià)也很高。所以選擇時(shí),應(yīng)通過經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面比較來確定。

       晶閘管投切電容器(TSC)主回路接線方式根據(jù)晶閘管閥和電容器的連接可分為三相控制的三角形接法、星形接法和其他組合接法。其中三角形與星形的組合接法既綜合了前兩種接法的優(yōu)勢(shì),也可提升補(bǔ)償裝置的運(yùn)行質(zhì)量,因此更為常用。

       根據(jù)電容器電壓不能突變的特性,晶閘管投切電容器(TSC)系統(tǒng)投切當(dāng)電網(wǎng)電壓和電容器殘壓相差較大的時(shí)候,則很容易產(chǎn)生沖擊電流。當(dāng)沖擊電流與正常穩(wěn)定電流之比小于1.7倍時(shí),可以認(rèn)為沖擊電流對(duì)晶閘管和電容器的使用無影響。投切停止后,電容器上有電網(wǎng)峰值電壓,晶閘管在電網(wǎng)電壓和電容器直流電壓的雙重作用下,存在過零電壓,過零點(diǎn)觸發(fā)晶閘管是理想狀態(tài),不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流。

       晶閘管投切電容器(TSC)的檢測系統(tǒng)用于檢測電網(wǎng)與負(fù)載系統(tǒng)的相關(guān)變量,包括相位采樣部分、電壓與電流有效值測算部分、待補(bǔ)無功量與無功功率計(jì)算部分等。目前比較先進(jìn)的技術(shù)則是利用微機(jī)同步相位控制技術(shù)和自適應(yīng)晶閘管觸發(fā)技術(shù)進(jìn)行檢測。當(dāng)檢測到電容器兩端電壓與電網(wǎng)電壓大小等同,極值一樣時(shí),瞬時(shí)投入電容器,電流過零時(shí)晶閘管會(huì)自然斷開,無需對(duì)電容器預(yù)先充電,也無需加裝限流電抗器及專門的放電電阻,則可隨時(shí)實(shí)現(xiàn)無投切電容器。

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