晶闸管串联调压电容无功补偿装置及试验

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晶闸管串联调压电容无功补偿方法

晶闸管串联调压电容无功补偿方法
李民族;李秦伟;吴晓男;熊洁
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2000(034)001
【摘要】提出一种用晶闸管开关装置-串联变压器来改变电容端电压以调节无功的补偿方法.阐明了这种补偿装置的原理,分析了装置的功率特性,估计了晶闸管开关换接过程中的断态过电压和过电流大小,指出:降低这种过电压和过电流的技术完全能实现.通过与TSC行比较,证明这种装置成本要比TSC低得多,宜于在高压电网中使用.
【总页数】4页(P21-24)
【作者】李民族;李秦伟;吴晓男;熊洁
【作者单位】贵州工业大学,贵阳,550003;贵州工业大学,贵阳,550003;贵州工业大学,贵阳,550003;贵州工业大学,贵阳,550003
【正文语种】中文
【中图分类】TM5
【相关文献】
1.晶闸管串联调压电容无功补偿装置及其应用 [J], 李颖;张鸽梅
2.400V晶闸管串联调压电容无功补偿装置及试验 [J], 王民慧;李民族;王武;王世蓉
3.晶闸管串联调压电容无功补偿装置特性及试验 [J], 王武;李民族;唐晓玲;刘景远
4.改进式晶闸管串联调压电容无功补偿装置的断态过电压仿真 [J], 王世蓉;李民族;
唐晓玲
5.晶闸管串联调压电容无功补偿装置及其在电网中的应用 [J], 刘应明;李民族因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

晶闸管投、切并联电容器TSC的综述

3.2 3串联电抗器抑制谐波放大的原理
为了抑制谐波电流放大，通常在每相电容器电路中串联一个适当大小的空心电抗器。这样，就会使整个补偿电容器支路对谐波源基波仍呈电容性质，保持其无功功率补偿作用不变，不影响系统(或负载)正常工作。而对高次谐波补偿支路则呈感性，避免了与系统(或负载)的电流谐振，消除或减小了由补偿电容所引起的谐波电流放大现象。
衷心感谢陈老师和师兄师姐的无私帮助！
2.2.1 电压、电流有效值的测量
根据电压、电流有效值的定义式：
因此得到由一周期内的采样值计算电压、电流有效值的公式为：
式中N为每周期T的采样点数，且N=I+T／AT，AT为采样时间间隔，电压单位为伏(V)，电流单位为安(A)。
2.2.2 无功功率的控制
无功功率作为控制物理量控制电容器的投切，是近年才出现的一种控制方式，它是根据所测得的电压、电流、功率因数等参数，计算出应该投入的电容容量，在电容器组合方式中选出一种最接近但又不会过补偿的组合方式，电容器投切一次到位。如果计算值小于最小一组电容器的容量 (下限值)，则应保持补偿状态不变。只有当所需容量大于或等于下限值时，才执行相应的投切。
2.1 主电路和装置框架
TSC无功补偿装置主电路通常由若干组电容器组成，电容器组的常用的主接线方案如下图(以晶闸管反并联方式的晶闸管阀为例)
图中的(a)—(c)方案为三角型接线，(d)和(e)方案为星型接线。在复合开关的基础上，根据方案（b）设计的无功补偿装置主接线图如下图
该装置主要特点是利用两对晶闸管阀可以实现三组电容器组的投切，下面以C1电容器组投切为例进行说明。当进行C1电容器组投切时首先合上开关K4、K5，然后在适当的时机触发两对晶闸管阀，接着合上开关K1，再使两晶闸管阀依次关断，最后断开开关K4、K5，这样就完成了一次电容组的投切。(这里的开关指的是交流接触器)

晶闸管串联调压电容无功补偿装置及其应用

置调节无功原理正确，级控制暂态性能良好，其换和
０引言
随着电网的建立和发展，当前国内用得最多的无功补偿装置是机械开关投切电容器组（Ｃ）ＭＳ。
国内外研制发展并推广应用了多种基于晶闸管控制的动态无功补偿装置，如晶闸管控制电抗器例（Ｒ）晶闸管开关过零投切电容器组（Ｃ，于ＴＣ，ＴＳ）基逆变原理的静止无功发生器（ＶＧ或ＳＡＴ－ＳＴ
２００Ｖ变电站，主变压器需设计有第３绕２￣５０ｋ其
ｐｅｅｔｄｒｓｎｅ．Ｔｈａｐｉａｉｎｏｔｅｅｕｐｅｔａｄｅｐｌｔｏｆｈｑｉｍｎｎｃ
ｔｔｐ — ｃｎｇｎｃｎｒｌｈｅａｈａｉｇｏｔｏｍｅｈｏａｅｎａｉｅｔｄｒａｌｚｄｂｓｄｏｎｔｅｔｎｇｏｈｅｔａｉｎｔｃａａｔｒｓｉａｅｈｅｔｓｉｎｔｒｎｓｅｈｒｃｅｉｔｃｏｆｔｅｈｄａｅｃｉｅｐｈｅｍｔｏｎｄｒａｔｖｏｗｅｅｌｔｏｎｙａｒｒｇｕａｉｂｈｏｍａｅｓａｌａａｉｙｄｖｃ．ｅｒｓｌｆｔｍｅｄｍｌ —ｃｐｃｔｅｉｅＴｈｅｕｔｏｈｅｔｓｈｗｓｔｔｔｒｎｉｌｆｔｅｒａｔｖｅｒｇａｅｔｓｏｈａｈｅｐｉｃｐｅｏｈｅｃｉｅｕｌ — ｔｏｓｃｒｅｔｎｄｈｒｎｓｅｈｒｃｅｉｔｃｏｉｎｉｏｒｃａｔｅｔａｉｎｔｃａａｔｒｓｉｓｆｔａ — ｃｎｇｎｃｎｒｌｓｏｄ．Ｃｏｍｐｒｄｏｈｅｔｐｈａｉｇｏｔｏｉｇｏａｅｔ

晶闸管控制串联电容补偿控制策略研究

关键。文研究了ＰＩ本Ｄ阻抗控制策略。该示，中，变电抗可由晶闸管触发控制，其可策略算法简单，有较好的实用性，且如图１示。具而所能够达到比较满意的控制效果。该ＬＣ并联电路的等效阻抗可以表达为：
调模式。
图１晶闸管控制的并联Ｌ电路模型ｃ
２ＰＤＩ阻抗控制
品闸管控制串联电容补偿电路模型对电网输电能力的改善是以能够稳定运行在命令阻抗下，能快速响应阻抗阶跃命令并为前提的。个真正的品闸管控制串联电一容补偿装置，求其可以根据不同的控制要目的（潮流控制、态稳定控制、尼控如暂阻制等）自动调节阻抗。所以阻抗控制是整个装置成功与否的关键。抗控制，主要任务是根据系阻其统控制要求的命令阻抗，定相关的控制制策略，晶闸管控制串联电容补偿装使置的输出阻抗迅速准确的跟踪命令阻抗。它的输出是经过反馈修正后的命令阻抗值。抗控制分为开环控制和闭环控制两阻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ种。中层控制直接将上层下传的命令阻若抗下传给底层控制，后根据查表求得然命令阻抗对应的触发角去触发晶闸管，则该控制方式为开环控制；中层控制接若收到命令阻抗后，根据阻抗调节的误差修正命令阻抗或直接修正触发延迟时间，则该控制方式为闭环控制。闭环控制的原理框如图２示。所图中虚线框内为上层控制部分。次每接到新的命令阻抗时，上层控制给出由品闸管触发延迟时间，层控制通过阻底抗误差反馈直接去修正延迟时间，样这可以避免频繁查表，利于加快底层响有应速度。际应用的计算机控制系统都实是离散系统，字式ＰＩ数Ｄ控制器的控制算（下转３页）

晶闸管投切电容器动态无功补偿技术

浅析晶闸管投切电容器动态无功补偿技术摘要：该文对晶闸管投切电容器技术进行了探讨。

提出了该系统的分类，重点对tsc系统的主电路和检测及控制系统进行了介绍，并对该技术的不足进行了探讨，指出了目前的研究动向。

关键词：晶闸管投切电容器控制系统检测系统中图分类号：tm761 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2012）12（c）-00-02随着电力系统的发展和技术进步，电能质量问题日益得到重视，许多新技术设备应运而生。

目前，为了减少损耗以及调整电压，提高系统的功率因数，在各级变电站里广泛使用了新型电容器组进行系统的无功补偿，这些电容器组的正常运行对降低线损和提高电能质量起着重要作用。

晶闸管投切电容器就是其中的一种，于近年来得到了较大发展。

晶闸管投切电容器具有无功功率补偿性能的优良动态，适合经常有波动性负荷和冲击性负荷的电网。

与机械投切电容器相比，晶闸管作为电容器的投切开关克服了采用机械开关触头易受电弧作用而损坏的缺点，可频繁投切，且投切时刻可精确控制。

晶闸管投切电容器的上述优良的动态性能，促使其近年发展迅猛，该文对该技术的现状及最新发展动向进行了介绍。

1 晶闸管投切电容器的分类晶闸管投切电容器（thyristor switched capacitor，简称tsc）是利用晶闸管作为无触点开关的无功补偿装置，它根据晶闸管具有精确的过程，迅速并平稳的切割电容器，与机械投切电容器相比，晶闸管具有操作寿命长，开、关无触点，抗机械应力能力强和动态开关特性优越等优点。

晶闸管的投切时刻可以精确控制，能迅速的将电容器接入电网，有力的减少了投切时的冲击电流的优点。

tsc 可按电压等级或按应用范围划分。

按电压等级划分为：低压补偿方式和高压补偿方式。

低压补偿方式适用于1 kv及以下电压的补偿，高压补偿方式（即补偿系统直接接入电网进行高压补偿）则对6～35 kv电压进行补偿。

tsc按应用范围划分为：负荷补偿方式和集中补偿方式。

晶闸管控制串联电容器应用于弹性交流输电系统的稳定度分析

晶闸管控制串联电容器应用于弹性交流输电系统的稳定度分析在弹性交流输电系统中，晶闸管控制串联电容器是一种常用的稳定性控制器。

通过控制电容器的电压或电流，可以实现对系统的稳定性进行优化。

首先，晶闸管控制串联电容器可以通过调节电容器的电压来影响系统的无功功率，进而调节电网的电压。

在弹性交流输电系统中，电网的电压波动是一种常见的问题，过高或过低的电压都会影响系统的稳定性。

通过晶闸管控制串联电容器可以在电容器上产生电流，通过电流的改变来调节电容器的电压，从而达到调节电网电压的目的。

其次，晶闸管控制串联电容器还可以通过调节电容器的电流来优化系统的功率因数。

在弹性交流输电系统中，功率因数是衡量电流与电压之间相位关系的指标，影响系统的有功功率传输能力。

当系统的功率因数过低时，会导致电网的有功功率损耗增大，降低系统的效率。

通过晶闸管控制串联电容器可以调节电容器的电流，使得系统的功率因数接近于1，从而优化系统的功率传输能力。

此外，晶闸管控制串联电容器还可以通过调节电容器的电流来抑制电力系统的振荡。

在弹性交流输电系统中，电力系统的振荡是一种常见的问题，会导致系统的不稳定性。

通过晶闸管控制串联电容器可以调节电容器的电流，改变系统的阻抗特性，抑制系统的振荡。

综上所述，晶闸管控制串联电容器应用于弹性交流输电系统可以通过调节电容器的电压或电流来优化系统的稳定性。

通过控制电容器的电压来调节电网的电压，通过控制电容器的电流来优化系统的功率因数和抑制系统的振荡，从而实现对系统的稳定性进行调节和控制。

这种稳定性控制器具有调节范围广、响应速度快、控制精度高等优点，因此在弹性交流输电系统中有着广泛的应用前景。

晶闸管相控电抗器无功功率补偿装置方案介绍_翟铁久

此时的最大有功功率 Pm (峰值) 可达 : Pm = Qx/ tgφ2 = 7 229/ 01329 = 2 1973 kW
412 设备实际参数计算采用标么值计算 : 取补偿无功功率 : Qk = 7 229 kVar (感性)
Qk 3 = + 110 取变压器一次测电压 : u1 = 110 kV u1 3 = 110 (1) 计算电容器参数 (α= 180°晶闸管处于关断状态)
图 4 为晶闸管相控电抗器无功功率补偿装置控制柜原理图。牵引变电所电源 110kV 的电压和电流分别通过电压互感器 YH、电流互感器 LH 及模拟 ———数字 (A/ D) 变换器输入计算机 ,经过计算机运算得到有功功率和无功功率 ,以不倒送无功且最大限度发挥补偿能力为原则 ,通过门级控制单元向晶闸管输出触发信号 ,以控制晶闸管的电流 ,进而达到调整补偿无功功率和提高功率因数的目的。
北京铁路局共管辖 58 个牵引变电所 ,1999 年有 12 个牵引变电所功率因数低于 0190 ,其中丰沙大线的牵引变电所功率因数普遍低于 0190 ,因功率因数低总罚款 ( 调整电费) 1195 万元 , 占总电费支出的 418 %。
2 解决问题的途径
根据牵引负荷的特点 ,采用一种性能优良、质量可靠的动态无功补偿装置 ,在牵引负荷无功变化时随机调整补偿无功 ,将牵引变电所与电力系统交换的无功量控制在一定范围内 ,即可从根本上解决上述问题。
—5 —
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电气化铁道 2000 年第 3 期
投切电容器方案设备简单、投资较少 ,但是真空开关频繁投切电容器易造成过电压 ,避免不了重燃 ,可靠性较差。而晶闸管投切电容器方案对晶闸管及其控制和保护措施要求较高。

400V晶闸管串联调压电容无功补偿装置及试验

式中：为母线电压；为电容器Ｃ的端电压；电容ＵＸ为
器组容抗；为辅助变压器Ｔ变比。ＫＢ
图１示出样机装置接线。，眦，Ｂ为３个ＴＴＴｃＡ单相辅助变压器；，，ＴＶＶＶ忸为接在辅助变压器次级的３个晶闸管开关装置；电容；为限Ｃ为
时冲击电流小，换级时间为０５周波；实现快速频繁的电压及功率因数等多种自动调节功能，．能完全具有动态
无功补偿装置的技术性能。
关键词：功补偿；晶闸管；．Ｔ７４３文献标识码：Ａ文章编号：００ｌＯ（０１０－０８０１０一ＯＸ２１）５０９ — ３
ＷＡＮＧｎ— ｕｉＩＭｉＺＭｉｈ，Ｌｎ－Ｕ，ＷＡＮＧｕ，ＷＡＮＧｈ－ｏＷＳｉｒｎｇ
（ｕｈｕＵｉｒｔ，Ｇｉｎ５０３ｈｎ）Ｃｉｏｎｖｓｙｕａｇ５００，Ｃｉｚｅｉｙａ
ＡｂｔａｔＴｅｐｏｏｙｅｏ０ｓｌｃｐｃｔｑｉｍｅｔｉｂｉｎｈｅｔｒｏｅｏｈｓｅｕｐｎｅｏｅｓｒｃ：ｈｒｔｔｐｆ４０Ｖｍａｌａａｉｅｕｐｎｓｕｌａｄｔｅｔｓｓａｅｄｎｎｔｉｑｉｍｅｔｂｆｒｙｔ
ｔｙｉｏｏｔｌｄｒａｔｃｅｅｏｐｎａｏｙａｊｓｂｅｃｕｌｇｂｉｇｐｔｉｔｐａｔａａｐｉｔｎＴｅｐｉｈｒｔｃｎｒｌｅｃｎｅｓｒｓｃｍｅｓｔｎｂｄｔｌｏｐｉｅｎｕｎｒｃｃｌｐｌａｉ．ｈｒｓｒｏｅａｉｉｕａｎｏｉｃｏ —

TCSC晶闸管控制串联电容器补偿技术

可控串补与固定ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ补的比较
优点：在网型电网中，可控串补可用于控制线路潮流。优化系统运行方式、降低网损。利用短时过载能力，提高系统稳定性和传输能力。阻尼系统低频振荡。
缺点：技术复杂程度增加；造价高；可靠性稍低。
退出运行6次，发出警告20次
TCSC对继电保护的影响
• 对距离保护的影响 • 对零序/负序保护的影响 • 对纵联保护的影响
输电线路
e 等值系统
输送功率
E∠0
U∠δ
e
EU
未补偿输送功率 =
Sin XL
补偿后输送功率 =
EU XL - XC
Sin
降低系统阻抗 ===> 提高输送功率
线路压降
提高功率输送能力
改善系统的稳定性
控制环网中的潮流分布降低网损避免建设新的输电线路
P
HA UA A PGA
PLA
PGA=PLA+P
TCSC的结构
解决方法
器件模型
优点
解决问题的器件
↓↓
解决方法
器件模型
优点
解决方法
器件模型
优点
控制输电线的串联补偿度
提高输电线的输电容量
潮流控制
低频功率振荡
抑制次同步振荡
降低直流偏移电压
电压支持
降低短路电流
提高了串联电容器的保护水平
TCSC的工作原理
TCSC通过对触发脉冲的控制改变晶闸管的触发角，继而改变由其控制的电感支路中电流的大小，连续改变总的等效电抗。
TCSC有四种工作模式： ◎晶闸管截止。
此时，TCSC等同于固定串联补偿。
◎晶闸管旁路。

晶闸管串联调压电容无功补偿装置特性及试验

ＡｂｔａｔＴｉａｅｎｒｄｃｓａｈｇ — ｏｔｇｅｃｉｅｃｍｐｎａｉｎｅｕｐｎｎｗｉｈｔｙｉｔｒｐｒｔｎｅｓｒｃ：ｈｓｐｐｒｉｔｕｅｉｈｖｌｅｒａｔｏｅｓｔｑｉｍｅｔｉｈｃｈｒｓｓｏｅａｅｕｄｒｏａｖｏｏｌｗ—ｏｔｇ．ｈｑｉｍｅｔａｅｄｒｃｌｗｉｈｄｏｔＯ２０Ｖｂｓｕ — ０ｏｄｒ．ｌｗｖｌｇｍａｌｃｐｃｔ — ｏｖｌｅＴｅｅｕｐｎｎｂｉｅｔｓｔｅｎｏ１￣２ｋｕ，ｐｔ６ｒｅｓａｃｙｃｌｏＡｏ — ｏｔｅｓｌａａｉｅａｙｑｉｍｅｔｓｅｐｒｎａｒｎｓｐｅｅｔｄ，ｅｔｓｎｅｕｔｆｓｅｄｔｔｈｒｃｅｉｔｎｒｎｉｎｈｒｃｅｉｉｓｕｐｎｘｅｍｅｔｌｗｉｇｉｒｓｎｅｔｅｔｇｒｓｌｏｔａｙｓａｅｃａａｔｒｉａｄｔｓｔｃａａｔｒｓｃｉｉｈｉｓｓｃａｅｔ
维普资讯
第４０卷第５期
２０ｏ６年ｌ月０
电力电子技术
ＰｗｒＥｌｃｒｎｃｏｅｅｔｏｉｓ
Ｖ１０，Ｎｏ５ｏ．４．Ｏｔｂｒ２０ｃｏｅ，０６
晶闸管串联调压电容无功补偿装置特性及试验
王武，李民族，唐晓玲，刘景远
（．１贵州大学，贵州贵阳５００；．５０３２内蒙电力科学院，内蒙呼和浩特００２）１００

毕业论文基于晶闸管投切电容器(TSC)的无功补偿研究

3.3.3电容器投切单元
3.2实现方案
3.3实验步骤
3.3.1接线
3.3.2调试步骤
3.4波形图
3.5数据记录
3.6结果分析
第4章基于NISTLAB的控制器系统仿真
4.1仿真软件介绍
4.2仿真模型的建立
4.3仿真结果及其分析
4.4本章小结
参考文献
致谢
基于晶闸管投切电容器（TSC）的无功补偿研究
电气工程及其自动化(专升本)专业
在当今的电力系统中，感应式异步电动机和变压器作为传统的主要的负荷使电网产生感性无功电流；同时，随着现代电力电子技术的发展，大功率变流、变频等电力电子装置在电力系统中得以广泛的应用，这些装置大多数功率因数很低，导致电网中出现大量的无功电流。无功电流产生无功功率，给电网带来额外的负担且影响供电质量。因此，无功补偿就成为保持电网质量运行的一种主要手段之一。
目前，世界各国都将无功补偿作为电网规划必不可少的一部分。然而，我国和世界上的发达国家（美国、日本）相比，无论从电网功率因数还是补偿深度来看，都有较大的差距。目前，美国、日本等发达国家补偿度达0.5以上，电网功率因数接近1.0，而我国补偿度仅为0.45。我国的电网，特别是广大农村电网，普遍存在功率因数低，电网损耗较大的情况。导致此现象的主要原因就是众多的感性负载用电设备设计落后，导致功率因数低，电压低。
摘要：冲击性负荷大量接入电网，引起电网电压波动和闪变、三相供电不平衡以及电压电流波形畸变等，造成电网电能质量的严重恶化。针对电力系统中无功补偿装置发展的现状，本文研究设计了一种基于晶闸管的ＴＳＣ型无功补偿装置控制器。该装置以实时检测为依据，以低压网为最佳补偿对象。
本文主要研究了无功补偿对电网性能的改善，无功补偿控制器的控制算法，以及控制器的软硬件设计。算法采用模糊控制，以电压无功及瞬时的电容器状态为输入，通过模糊推理得到电容器的最佳投切量和延时时间。控制器的核心芯片采用ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２，它具有比其它单片机控制运算速度高，实时性好的特点。采用晶闸管与接触器相结合控制投切电容器，实现了电容器快速、无弧、无振荡。

晶闸管串联调压电容无功补偿装置及其在电网中的应用

１３１０ｔ０５ｖ１
都直接承受所接母线的网络电压（ＴＲ和ＳＡ — 如ＣＴＴ
ＣＭ）２Ｏ或倍网络电压（ＴＣ。这就带来了一些如Ｓ）
问题：）１装置所接的工作母线电压不宜太高，Ｃ、ＴＲＴＣＳＡＣＭ所接的最高母线电压现在分别是Ｓ、ＴＴＯ３ｋ、ｋ、ｋ要应用于２０～０ｋ５Ｖ１Ｖ２Ｖ，０２５０Ｖ变电站，其主变压器需设计有第三绕组，甚至还需加装中间变压器；）２补偿装置接人的母线电压低于被控母线的
—
△ Ｅ
Ｅ
圈１改进ＣＹ的原理接线Ｋ
压电容无功补偿装置ＣＹ进行改进而提出的【】Ｋ１，故简称为改进ＣＹＫ。图中ＴＢ是辅助变压器，其一
触发系统成本也高。降低晶闸管工作电压、提高装次绕组直接接于装置的工作母线，其二次绕组通过置直接接入母线的允许电压水平，且不过多增加装晶闸管开关装置ＶＴ和电容器组Ｃ串联后再接于同置的附属设备，是降低动态补偿装景综合工程造价工作母线。装置可通过一般断路器Ｑｒ进行投切的重要途径之一。操作和故障切除，Ｑ但Ｆ不作调级用。Ⅵ’ 由多个晶
（Ｂ相）Ａ的具体接线如图２所示。图中Ａ一Ａ表８
反接或不接，从而可改变ＴＢ二次绕组的等效匝数。
●
Ｗ
豳２一相（Ｂ相）Ａ晶闸管开关装置结线
由图１可看出：电容电压：
Ｕ＝Ｕ—Ｄ：（ＣＥ１一Ｋ）
偿装置，以单回路取代多回路，组成设备减少，不仅

晶闸管控制串联电容器补偿装置的控制研究

ＪｕｎｌｆｈｎａｇＩｓｔｔｏｎｉｅｒｇＮｔａＳｉｃ）ｏｒａｏｅｙｎｎｔｕｅｆＥｇｎｅｉ（ａｒｌｃｎｅＳｉｎｕｅ
Ｖｏ．１６Ｎ２Ａｐ．２０ｒ０１
晶闸管控制串联电容器补偿装置的控制研究
容器上电流的大小和频率．
如果要求ＴＳ的阀在 “ 导通 ” 式下长时间ＣＣ全模
运行，需要在阀上跨接１特高速接触器（Ｓ，就个ＵＨＣ）以使阀上的导通损耗最小．个金属接触器类似于断这路器，几乎是无损耗的并能进行多次投切操作．它在晶闸管阀导通后不久闭合，在晶闸管阀关断前的很短而
时间里断开，阀突然过载或故障情况下，在金属接触器
闭合以减轻阀的压力．
实际的ＴＳ系统通常是由很多这样的ＴＳＣＣＣＣ模
图１ＴＳＣＣ基本模块
块级联接组成的，同时还包括１个固定的串联电容器
Ｃ．用这个固定串联电容器的目的主要是为了降低Ｆ采
电阻器，接在串联电容器上，以防止电容器上发生跨用
过电压．Ｖ不但能限制电容器上的电压，ＭＯ而且能使电容器保持接入状态，即使在故障情况下也是如此，从而有助于提高系统的暂态稳定性．
联电容器补偿，采用串联电容器时，生的无功功率但产
ＳＣ运行方式中的感性微调模式．

晶闸管串联调压电容无功补偿装置及其应用

晶闸管串联调压电容无功补偿装置及其应用李颖;张鸽梅【摘要】提出了一种晶闸管开关控制的电容无功补偿装置.介绍了该装置的原理及其特点,提出了换级控制方法,并且自制了小容量装置,对无功调节特性和换级控制的暂态特性进行了测试,对装置的应用和方法比较进行了分析.测试结果表明,该装置调节无功原理正确,换级控制暂态性能良好,和其它方法相比较,综合工程造价低,在电网中有广泛应用前景.【期刊名称】《机械与电子》【年(卷),期】2010(000)007【总页数】3页(P78-80)【关键词】无功补偿;晶闸管开关装置;串联调压;换级控制;输电能力【作者】李颖;张鸽梅【作者单位】贵阳供电局,贵州,贵阳,550002;贵阳供电局,贵州,贵阳,550002【正文语种】中文【中图分类】TM461.40 引言随着电网的建立和发展,当前国内用得最多的无功补偿装置是机械开关投切电容器组(MSC).国内外研制发展并推广应用了多种基于晶闸管控制的动态无功补偿装置,例如晶闸管控制电抗器(TCR),晶闸管开关过零投切电容器组(TSC),基于逆变原理的静止无功发生器(SVG或STATCOM),还有磁控电抗器.但这些补偿装置均存在一定的问题.例如MSC虽然投资较省,但不能频繁快速调节;TSC,TCR,SVG虽然能快速动态补偿,但它们的单位造价都比较昂贵.以上这些装置还有一个特点,作为调节器的真空断路器或者晶闸管装置都直接承受接入母线的网络电压(TCR)或2倍网络电压(MSC,TSC,SVG),不仅增加装置成本,而且装置能直接接入的工作母线电压均受到一定限制.由此产生的问题是装置所接的工作母线电压不高,TCR,TSC,STATCOM所接的最高母线电压在国内分别是35 kV,10 kV,4 kV,要应用于220～500 kV变电站,其主变压器需设计有第3绕组,甚至还需加装中间变压器以降压接入补偿装置;晶闸管装置作为调节器件接于主电路上,断态时承受电压较高,所需晶闸管工作容量较大,晶闸管工作电压高,触发系统成本也高.降低晶闸管工作电压、提高装置直接接入母线的允许电压水平,且不过多增加装置的附属设备,是降低补偿装置综合工程造价的重要途径之一.为此提出了一种新型的快速无功补偿装置.1 改进CKY装置原理及特点图1 改进CKY接线该装置是对俄式晶闸管串联调压无功补偿装置(CKY)的一种改进[1],故简称改进CKY装置.改进CKY原理接线如图1所示.TB是一个辅助变压器,它的1次绕组直接接于电网母线,电容器组串接于电网母线和TB 2次绕组之间,TB 2次绕组可通过晶闸管开关装置VT改变等效匝数,改变 TB变比K,从而改变TB 2次绕组所产生的附加电势Δ·E,进而改变电容器C的端电压·UC和装置发出的无功QC.设U为电网母线电压;XC为电容器组容抗.据分析推证[2],装置发出的无功为:可看出,调节改变TB变比K可改变装置发出的无功QC.若取UN和QCN=U2N/XC为基准值,近似认为U=UN,则装置发出无功标么值为:当K在0～1间变化时 ,据式(2)可得如图 2所示装置电容无功调节特性 .由图2可见,装置无功调节线性度较好,装置无功调节范围和K的变化范围有关,K的变化范围越大,QC的调节范围越宽;当K=0～1.0时 ,电容无功调节范围为QC=(0～1.0)QCN,这是最理想的.但研究表明,K max越大,晶闸管工作电压升高,所需晶闸管容量大,经济性能降低.K max一般取0.6～0.7之间较合适,例如,K max=0.646,则QC在(0.125～1.0)QCN之间可调.图2 装置无功调节特性改进CKY一相具体接线如图3所示,A1～A8表示晶闸管开关,其通断组合可使TB 2次调节绕组(匝数为w21,w22)正接、反接或不接,从而改变TB 2次绕组等效匝数.如图4所示,改进CKY同一TB 2个2次绕组和2个不同容量的电容器组(C1,C2)构成的多级接线,C1,V T1构成3～8级的大组,VT2和C2同样构成5～8级的小组,小组的容量只是大组的1级容量,这样可构成15～64级.改进CKY具有快速性和频繁调节性,换级调节时基本无冲击电流,调节级数高达60多级,无功补偿及调压精度高.与国内其它快速动态无功补偿装置[3]相比较,其最大特点是晶闸管工作电压低,仅为接入母线电压的20%左右,而其它装置的工作电压为接入母线电压的1～2倍.根据我国晶闸管串联电压级数水平(已达35 kV),改进CKY 不仅可直接接于10～35 kV(Δ接),还可直接接于110 kV和220 kV母线(Y0接). 改进CKY的另一特点是运行时无高次谐波,只有1组电容器,只用1个断路器构成1个回路(在最小级投入时,对电网无冲击).较之于多回路的其它补偿装置,减少了组成设备的个数,节约了占地,也有利于降低工程造价.2 改进CKY装置换级控制特性换级时先撤掉前级导通晶闸管开关的控制脉冲,即前级晶闸管开关在电流过零时自然断开,再选取适当时刻接入下一级待通晶闸管开关,以确保换级时冲击电流极小,晶闸管断态电压不高.单相换级过程的等效电路如图5所示,图5中,e1(t)为电网电势;Δe(t)为 TB 2次绕组所产生的附加电势;VT为前级晶闸管开关断开后新级的待通晶闸管开关.晶闸管电流过零断开时,电容电压uC(t)=UC(0)=±E′m,E′m 为换级前回路电势e′(t)的幅值,e′(t)=e1(t)-Δe′(t)新级待通晶闸管开关的电压大小|UT|=|e(t)-UC(0)|,e(t)=e1(t)-Δe(t).图5 换级过程等效换级前后电势、电流变化如图6所示.图6 量比a.降级调节 .降级时Δ·E上升,降级后回路电势e(t)小于换级前回路电势e′(t),其电势、电流波形如图6a所示.i′(t)为换级前电流,i(t)为换级后电流.从图6a看出,当前级导通晶闸管电流过零自然断开后,加在待通晶闸管开关的两端电压|U T|=|e(t)-UC(0)|逐渐增大 ,最大值=Em+E′m.若前级导通管电流过零断开后,立即接入新级待通晶闸管,此时晶闸管两端电压最低,引起的冲击电流较小,且与级差电势大小有关.虽然待通晶闸管开关接入时,UT不等于零,有一定冲击电流,但新级工作电流下降,总电流并不超出最大工作电流很多.因此降级调节时,当前级导通管电流过零断开后,立即接入下一级待通管.b.升级调节.升级后回路电势e(t)大于换级前回路电势e′(t).其电势、电流波形如图6b所示.从图6b可见,在1/4工频周期内,必有UT=e(t)-UC(0)=0的点 ,可采用过零接入方式,即前级晶闸管电流过零断开后,向下一级待通晶闸管发出控制脉冲,经过小于1/4工频周期后,在t1时刻待通晶闸管两端电压过零时自动接入.这种调节方式可一步到位,是系统电压急剧下降时大量补充无功之需.3 结束语周孝信提出[4],在2010年后,采用灵活交电输电技术,远距离500 kV线路传输功率要求达到100～150 kW·h.提高500～750 kV线路的输电能力最实用化的技术,是高压输电线路的可控串补.研究表明,当500 kV线路传输功率超过120 kW·h时,线路将消耗大量无功,引起母线电压降低,又反过来降低线路功率极限,影响安全稳定.改进CKY装置是一种新型快速无功补偿装置,能动态调节电压和动态无功补偿,能进行非对称补偿,也可考虑滤波,能更好地保证电压质量和降低网损,能有效地防止电压崩溃[5].具有与其它快速补偿装置相同的技术性能,运行时不产生高次谐波,可实现20～60级调节;采用合适的控制方法,投入和换级时冲击电流小;试验证明无功调节原理正确,暂态性能好;由于改进CKY晶闸管工作电压低,可直接接于35 kV,110 kV 和220 kV母线上,接入母线和被控母线间电抗小,接入母线电压波动小,较容易维持被控母线电压一定值;其组成设备少,较之其它动态无功补偿装置工程综合造价低[6].改进CKY装置用于超高压输电系统时,高压母线调压效果好,是提高线路输电能力十分理想的必配设备.参考文献:[1] 李民族,李秦伟.晶闸管串联调压电容无功补偿方法[J].电力电子技术,2000,(1):21-24.[2] 李民族,李颖,刘景远,等.新型电容无功补偿方法和接线[J].电网技术,2004,16(28):64-68.[3] 戴朝波,雷林绪,林海雪.晶闸管投切电容无功补偿角形接线方案的研究[J].电工技术杂志,2001,(3):5-7.[4] 周孝信,郭剑波,胡学浩.提高500 kV线路输电能力的实用化技术和措施[J].电网技术,2001,25(3):1-6.[5] 高航,陈希正,许沛丰.ASVG工业化装置在电力系统中的应用[J].中国电力,2000,33(2):33-35.[6] 牟宪明,王建,纪延超,等.可控电抗器现状及其发展[J].电气应用,2006,25(4):1-4.。