晶闸管投切电容器(TSC)技术触发器的技术参数和标准
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高压TSC控制策略触发控制仿真研究陈佳永 马 涛 支正轩 蔡安永 安万洙(辽宁荣信兴业智能电气有限公司)摘 要:晶闸管投切电容器(TSC)是电力系统静止无功补偿(SVC)的重要组成部分。
由于电容器具有可储存电荷的特性,使之在需要快速投切的SVC中应用出现了较大的困难。
本文重点研究TSC快速投切的触发控制策略。
关键词:TCR+TSC;控制策略;SVC;触发角0 引言能源成本在不断上升,新建输电线路对环境的影响倍受关注,在这种形势下,寻找新的控制装置使现有的输电线路损耗最小、稳定输送容量最大势在必行[1]。
柔性交流输电系统(FlexibleACTransmissionSystems,FACTS)技术是各种新型电力电子控制装置应用的集成。
晶闸管投切电容器(ThyristorSwitchedCapacitor,TSC)是电力系统静止无功补偿(StaticVarCompensator,SVC)的重要组成部分。
由于电容器可储存电荷的特性,使之在需要快速投切的SVC中应用出现了较大的困难[2]。
本文首先阐述了在电力系统中TSC主要的控制策略及控制目标,重点研究TSC快速投切的触发控制策略,验证TSC的控制逻辑及TSC实现快速投切的算法;然后仿真TSC可控硅触发时序对系统谐波的影响,验证电压波动情况下对TSC实现快速投切的控制算法;最后给出高压TSC触发应遵循的策略。
1 主电路一个典型的TCR+TSC型SVC由一个晶闸管控制电抗器(ThyristorControlReactor,TCR)分支、一个TSC分支和3个电容滤波器分支组成(如图1所示)。
电压等级为30kV,通过耦合变压器连接至230kV母线,无功输出容量值为 30Mvar~120Mvar,接入点系统条件设定最高电压为245kV,系统的额定频率为60Hz,最小频率为57 5Hz,最大频率为63Hz。
主变压器选择三相双绕组无载调压变压器,额定容量为150/150MVA,电压比为(230±2×2 5%)kV/30kV,接线型式为YNd1,阻抗电压Uk1-2=12%额定电压。
谈晶闸管投切电容器(TSC)的触发器的技术参数和标准2011-01-18 01:38:41| 分类:触发电路|字号订阅[摘要]本文试图从负载要求、补偿装置结构、电压等级、晶闸管结构等不同的角度,阐述晶闸管投切电容器(TSC)的触发器的技术性能参数要求、标准,以推动TSC触发器技术的进步。
[关键词]晶闸管投切电容器(TSC);触发器;The technical requirements and standards of the trigger in a Thyristor Switched Capacitor(TSC), Jianning Yang(Beijing XINRONGZONGHENG Science & Technology Development Co., LtdADD:Room 401, Unit.3, Building No.6, SHANSHUIWENYUAN 3th Residential Quarter ,East HONGYAN Road, Chaoyang District, Beijing 100122, China)Abstract: The authors of this article have tried to observe the technical performance, parameters, requirements, and standards of the trigger in a Thyristor Switched Capacitor (TSC), from various viewpoints of the load requirements, thestructure of compensation devices, the voltage levels, and the thyristor structure, in order to advance the technology of the trigger in a TSC.Keywords:TSC(Thyristor Switched Capacitor), Trigger对于晶闸管投切电容器(TSC)来说,晶闸管的负载是容性的电容器,不是感性的电抗器和电机,不是阻性的电阻器,对于TSC的触发器就不同于电机、电抗器、电阻器的触发器,有特殊的要求。
电力系统中无功补偿装置应用发展概述摘要:本文概括的介绍了在电力系统中无功补偿的重要意义及各种型式的无功补偿装置的应用及优缺点。
关键词: 无功补偿;应用;发展1 无功补偿的意义在电力系统中供电的质量,电网运行的安全可靠性和经济性是最根本的问题。
大多数电网中元件和负载都要消耗无功功率,而所需要的无功功率必须从电网中某个地方获得。
显然,这些所需的无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离输送是不合理的,通常也是不可能的。
合理的方法应该是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率,即进行就地无功补偿。
经过多年的发展,无功补偿装置历经了多个发展阶段,通过研究其发展历程可以让我们对眼下使用的无功补偿装置有更深的认识。
2 早期的无功补偿装置早期的无功补偿装置主要为同步调相机(Synchronous Condenser SC)和并联电容器。
这种补偿型式具有结构简单、经济方便等优点,但缺点是只能补偿固定无功,且还可能与系统发生并联谐振,导致谐波放大。
但是由于并联电容器在其它方面的优势所致,到目前为止在我国仍在使用这种补偿方式。
3当今的无功补偿装置当今比较先进的无功补偿装置主要有以下三大类型:一类是具有饱和电抗器的无功补偿装置(Saturated Reactor SR);第二类是晶闸管控制电抗器(Thyristor Contiol Reactrn TCR);第三类是晶闸管投切电容器(Thyistor Switch Capacitor TSC)。
(1)具有饱和电抗器的无功补偿装置(SR)SR分为自饱和电抗器和可控饱和电抗器两种。
具有自饱和电抗器的无功补偿装置是主要依靠铁心的饱和特性来控制发出或吸收无功功率的大小。
可控饱和电抗器通过改变控制绕组中的工作电流来控制铁心的饱和程度,从而改变工作绕组的感抗,进一步控制无功电流的大小。
但饱和电抗器造价高(约为一般电抗器的4倍),且电抗器的硅钢片长期处于饱和状态,铁心损耗大,比并联电抗器大2~3倍,有调整时间长、动态补偿速度慢等缺点,目前应用的范围较小,一般只在超高压输电线路才有使用。
TSC高压动态无功功率补偿装置TK牌高压TSC是一种动态跟踪的新型电容补偿装置,产品采用全数字智能控制系统,国外进口的高电压、大功率晶闸管串连组成高压交流无触点开关,实现电容器组的快速投切,响应时间小于20ms。
产品借鉴国外先进技术,解决了传统补偿装置控制开关易受冲击、使用寿命短、相应速度慢等缺点,设备运行安全可靠,效果好,各项性能指标达到国内先进水平。
高压TSC动态无功功率补偿装置广泛应用于高压交直流输变电系统和冶金、煤炭、港口门机、电气化铁路、重型机械制造等工业、交通冲击性负荷配电网中。
其主要作用就是对冲击性负荷、时变负荷能够实时监测、动态补偿,实现功率因数补偿至0.9以上,稳定系统电压,减少供电系统的网络损耗,提高电能质量等显著特点,可以给用户带来巨大的经济效益和社会效益。
高压TSC的应用领域随着现代电力电子设备和非线性负荷的大量应用,使电网供电质量受到严重影响,尤其是各种电力电子开关器件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源,对电网的稳定造成一系列不良影响:★功率因数低,增加电网损耗,加大生产成本,降低生产效率;★产生的无功冲击引起电网电压降低,电压波动及闪变,严重时导致传动装置及保护装置无法正常工作甚至停产;★导致电网三相不平衡,产生负序电流使电机转子发生振动。
★电容器组谐振及谐波电流放大,使电容过负荷或过电压,甚至烧毁;★增加变压器损耗,引起变压器发热;★导致电力设备发热,电机力矩不稳甚至损坏;★加速电力设备绝缘老化,易击穿;针对以上电网污染,应用我公司生产的高压TSC动态无功功率补偿装置实现了电容投切无过渡、无涌流抑制高次谐波,稳定系统电压。
高压TSC装置应用领域如下:1、远距离电力输送电力系统目前正在趋向于大功率电网,长距离输电,高能量消耗,迫使输配电系统不得不更加有效。
高压TSC可以明显提高电力系统输配电性能,即在不同的电网条件下,为保持一个平衡的电压时,可以在电网的一处和多处适当的位置安装高压TSC,以达到以下的目的:★稳定系统电压★减少传输损耗★增加电网输电能力,使现有电网发挥最大效率★提高瞬变稳态极限2、轧机轧机的无功冲击负荷会对电网造成以下影响:★使功率因数下降★引起电压波动及电压降,严重时使电气设备不能正常工作,降低生产效率★负载的传动装置中会产生有害高次谐波,主要以5、7、11、13次为代表的奇次谐波及旁频,会使电网电压严重畸变高压TSC阀组和高压FC滤波器或抑制谐波型电容装置两者相互结合,可以减少钢厂轧机等负荷对供电系统的电压波动,滤除或抑制轧机产生的谐波,提高系统的功率因数。
浅析低压无功补偿技术的发展摘要:随着科学技术的发展,无功补偿技术的应用也大为扩展。
本文既针对低压无功补偿技术的发展进行了简要论述。
关键词:低压无功功率无功补偿技术随着全球能源的日趋减少,节能损耗已经成为了各国发展的长期战略方针。
而电能作为一种被广泛使用的能源,是我国节能损耗方针的重要保护领域。
其中的无功功率补偿技术则是电能节约损耗措施中的重中之重,此技术不但可以减少电力系统的电压损耗,还可以降低电压波动,从而有效的改善电能质量,降低电能损耗。
本文就低压无功补偿技术的发展进行简要论述。
一、概念界定所谓无功功率补偿,是指在电网中安装并联电容器、同步调相机等容性设备以后,可以供给感性电抗消耗的部分无功功率小电网电源向感性负荷提供无功功率。
也即减少无功功率在电网中的流动,因此可以降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗,改善电网的运行条件。
在长距离输电的前提下,如果选择合适的地点设置此技术装置,可以提高电网的稳定性,从而大大增加输电能力。
如果在配置无功补偿技术装置时,选择在受电端侧,则不但可以减少设备储存的容量,提高用电可承受负荷的系数,还可以有效提高供电能力,最终达到节能损耗的目的。
二、低压无功补偿原理的发展相对于现代的无功补偿技术的设备来说,传统的无功补偿设备的装置主要有调相机、并联电容器以及同步发电机等。
但是由于传统的这些设备中,例如并联电容器不能很好的跟踪无功功率的具体变化,且调相机和同步发电机等技术设备无论是损耗能源量还是噪音都会产生较大的浪费或者影响。
并且传统的无功补偿设备在选择电压时也十分挑剔,因此随着电力系统的大发展,这些传统的无功功率补偿技术设备已经不能适应需要。
随着对于无功功率补偿技术研究的进一步深入,20世纪70年代以来出现了一种被称为静止无功补偿的技术。
可以说从20世纪70年代到如今,静止无功补偿技术经过几十年的发展,经历了一个不断创新和完善的过程。
值得指出的是,现今所指的静止无功补偿装置一般专指无功补偿设备中使用晶闸管的设备,主要有以下三大类型:第一类是简称为sr的具有饱和电抗器的静止无功补偿装置;第二类是简称tcr的晶闸管控制电抗器与简称tsc的晶闸管投切电容器,这两种装置并称为svc;第三类是简称为asvg的静止无功补偿装置,其是采用自换相变流技术的高级静止无功发生器。
晶闸管TSC的触发电路1. 介绍晶闸管投切电容器的原理和快速过零触发要求晶闸管投切电容器组的关键技术是必须做到电流无冲击。
晶闸管投切电容器组的机理如图一所示,信息请登陆:输配电设备网当电路的谐振次数n为2、3时,其值很大。
式(2)的第三项给出当触发角偏离最佳点时的振荡电流的幅值;式(2)中的第二项给出当偏离最佳予充电值时振荡电流的幅值。
若使电容器电流ic=C*du/dt=0,则du/dt=0,即晶闸管必须在电源电压的正或负峰值触发导通投切电容器组,电容器预充电到峰值电压。
触发电路的功能是:电流无冲击触发;快速投切,20ms的动作。
这个20ms不是得到投切命令到产生动作的时间,而是从停止到再投入动作的时间为20ms。
快速反应时,在平衡补偿电路,不能出现不平衡动作,即有的相有电流,有的没有。
1. 两类晶闸管的触发电路的特点和存在的问题从同步信号的采集上,有两类晶闸管触发电路。
一类为从电网电压取得同步信号,一类为从晶闸管两端取得同步信号。
从电网电压取得同步信号的电路框图如图二:电路中包括同步变压器、同步信号处理电路和功率驱动电路、脉冲变压器隔离电路等。
当得到触发命令后,在投切点产生触发脉冲列,经过脉冲变压器的隔离,推动晶闸管。
同步信号处理电路有滤波处理功能,可以是CMOS等的电子电路组成,也可以是单片机、GAL电路等。
电路中包括相序错判断功能。
信息来自:输配电设备网从电网电压取得同步信号的优点为在主回路没有送电时,给触发命令,可以测量晶闸管的触发脉冲幅度和相位,在主回路得电后,给触发命令,可以放心, TSC为正确的投入工作。
对于TSC电路中的两只晶闸管+一只二极管的“2+1”电路、两只晶闸管+两只二极管的“2+2”电路、三只晶闸管+三只二极管的“3+3”电路,电容器有二极管预充电, 电容器上一直存在直流电压,晶闸管的交直流电压不变,电网电压取得同步信号触发适合。
缺点为电路复杂,对于400V小容量的TSC电路造价高。
TSC无功功率动态补偿装置技术要求1.执行标准本产品执行中华人民共和国颁发的以下标准(但不限于),遵照执行标准名称如下:GB7251.1-2005 《低压成套开关设备》GB/T15576-2008 《低压无功功率静态补偿装置总技术条件》GB50227-95 《并联电容器成套装置设计规范》JB/T7113-1993 《低压并联电容器装置》DL/T597-1996 《低压无功补偿控制器订货技术条件》GB12747-2004 《自愈式低电压并联电容器》GB/T3859.1-93 《半导体变流器基本要求的规定》GB10229 《电抗器》JB5346-1998 《串联电抗器》GB11032-2000 《交流无间隙金属氧化锌避雷器》GB1027 《电压互感器》GB/T5356 《电压互感器试验导则》GB1028 《电流互感器》JB/T5356 《电流互感器试验导则》GB/T 4026-1992 《电器设备接线端子和特定导线线端识别及应用字母数字系统的通则》GB 4025-1983 《电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色》GB1497 《低压电器基本标准》GB 4208-1993 《外壳防护等级》GB/T 13384-1992 《机电产品包装通用技术条件》GB 3084-1982 《电力传动控制站的产品包装运输规程》2.TSC工作原理简介2.1TSC基本原理无功功率动态补偿装置包括:刀熔开关、电抗器、功率单元、单相电容器、控制器、支路智能保护器、柜体等部分组成。
采用全智能控制,微机监测,利用进口大功率晶闸管反并联组成功率单元,实现对多级电容器组的快速过零投切。
电容器组投切准确,无涌流冲击、无过渡过程、无振荡现象、无操作过电压,通过电容器提供的溶性无功来抵消系统中的感性无功,来达到提高系统功率因数的目的。
2.2 TSC性能要求◆ 采用德国西门康晶闸管反并联组成功率单元,晶闸管过零投切电容器。
◆ 光电触发,实现一次系统和二次系统隔离。
低压TSC可控硅动态无功补偿装置(EPFT-TSC)产品简介晶闸管投切电容器方式的无功功率自动补偿装置(TSC)是目前国内普遍采用的低压无功功率自动补偿装置。
我公司(北京艾普飞特科技有限责任公司)生产的EPFT-TSC系列可控硅无功补偿装置是一种动态跟踪补偿的新型电子式无触点可控硅电容投切装置,利用大功率晶闸管组成低压双向可控硅交流无触点开关,可实现对多级电容器组的快速过零投切。
在TSC装置电容器支路中串联适当的电感,可有效防止谐波放大、吸收部分谐波电流,起到谐波抑制的作用。
同时该系列装置可以采用三相独立的控制技术有效解决了三相不平衡冲击负荷补偿的技术难题,装置响应时间小于20ms,实现功率因数补偿至0.9以上的目的。
EPFT-TSC系列可控硅无功补偿装置是无功补偿领域中的升级换代产品。
主要适用于工矿企业、石油、汽车、造船、发电厂、变电站、钢铁、冶金、化工、建筑、通信医院机场等负荷频繁变化的场所。
技术特点:◆采用双向反并联晶闸管,实现电压、电流过零投切,无冲击,无涌流和过电压,不引入暂态谐波;◆可以三相平衡循环、组合投切,又可分相循环、组合投切;◆采用DSP数字化控制器;◆在线参数设置;◆在线综合测量,实现检测负荷V、I、P、Q、cosΦ及投切级数;◆开关频率高,寿命长,响应迅速,响应时间≤20ms;◆断电自动恢复;◆过压/欠压保护、快速熔断器过流保护以及晶闸管过热保护。
技术参数:额定电压:0.4KV额定频率:50HZ动作相应时间:≤20ms晶闸管耐压:1800V电容选配:三相电容10KV AR~30 KV AR;单相电容3KV AR~10 KV AR。
其他规格需特殊订货装置尺寸:700mm(宽)×550mm(深)×190mm(高)柜体尺寸:800mm(宽)×800mm(深)×2200mm(高)。
不限柜型,可以与国内外各种柜型配套。
工作环境条件:环境温度:-25℃~+40℃相对湿度:<90%(+25℃),无凝露最大日温差:20℃安装地点:户内安装海拔高度:<1000米型号说明:EPFT — TSC—/ —级数代号额定容量系统电压柜体结构(P 屏,X 箱) 晶闸管投切电容器 企业代号注:如果负载中的谐波以5次及以上谐波为主,串联电抗器的串抗率选7%如果负载中的谐波以3次及以上谐波为主,串联电抗器的串抗率选14%也可根据用户需要,串抗率特殊订做。
摘要本文阐述为TSC+TCR综合性无功补偿器,运用多路晶闸管投切电容器TSC 和一路晶闸管控制电抗器TCR的组合,提高系统功率因数至额定值(本方案为0.9)。
TSC投入系统可补偿系统无功,控制投入系统的TSC支路,多路TSC以阶跃方式补偿,因此导致无功补偿断续。
增加TCR电抗器补偿,控制晶闸管导通角度,抵消TSC可能导致的补偿过度,使补偿连续。
本方案为4路TSC与1路TCR的组合无功补偿器,目标功率因数0.9,当负载功率因数小于0.9,则启动系统进行补偿,当功率因数大于等于0.9,则维持原样不变。
本文从TSC何TCR基本电路开始说明,阐述系统总的运作流程和电路原理,然后分点阐述方案运行子模块,其中包括检测电路,触发电路和控制电路。
最后进行设计仿真,给出仿真波形,分析波形和系统误差等。
所有方案设计均用MATLAB软件实现,包括Simulink画电路图仿真,编程等。
关键字:TSC TCR 无功补偿功率因数晶闸管绪论通过长期的实践,人们已经普遍认识到,通过一定方式可增强线路的稳定输送功率,线路的电压波形也可通过并联合适的无功补偿器得到控制,无功补偿器的目的就是改变输电线路的自然电气特性,使之能够满足需求。
在轻载条件下,一般采用各种并联、固定或机械开关连接的电抗器来减小路过电压;而在重载条件下,同样也可以采用并联、固定或机械开关连接的电容器来维持电压幅值。
在早期的交流功率的传输中,机械开关已用于粗略的控制无功的产生和吸收。
对于无功功率的产生和吸收的连续暂态补偿系统,最初是由过励磁或欠励磁同步旋转电机来实现,后来则由饱和电抗器加上固定电容共同来实现。
自20世纪80年代开始,与电容器和电抗器串联的大功率线性换流晶闸管就已用于各种补偿电路之中,它可以产生可变的无功输出,从效果上看,它比机械开关更可控且方便,因此越来越受到人们的重视。
目录摘要 (I)绪论 (II)1、方案原理说明 (1)1.1晶闸管控制电抗器TCR (1)1.1.1基本组成 (1)1.1.2控制原理 (1)1.2晶闸管投切电容器TSC (2)1.2.1基本组成 (2)1.2.2控制原理 (2)1.3晶闸管投切电容器TSC与晶闸管控制电抗器TCR组成的无功发生器 (3)1.4总原理图 (4)1.4.1原理框图 (4)1.4.2原理电路图 (5)2、各子模块设计原理 (6)2.1脉冲发生电路 (6)2.1.1 TSC脉冲发生电路 (6)2.1.2 TCR脉冲发生电路 (6)2.2投切控制电路 (7)2.2.1 TSC控制电路 (7)2.2.2 TCR控制电路 (9)2.3功率因数λ求解电路 (9)3、仿真 (10)3.2λ<0.9,n路TSC补偿 (10)3.2 λ<0.9,n路TSC补偿+TCR补偿 (12)3.3 λ>=0.9系统补偿 (15)实验感想 (15)参考文献 (16)附录总原理图 (17)1、方案原理说明1.1晶闸管控制电抗器TCR1.1.1基本组成如图1-1所示,即为最基本的单相晶闸管控制电抗器的原理图。
高压TSC(TSF)晶闸管阀组柜选型简介1特点1.适合于轧机等无功快速频繁变化的场合。
2.适合于高谐波电网系统,阀组及触发控制电路抗谐波能力强,可以用在电力滤波器装置中投切电容器。
3.内部主体绝缘框架结构采用不饱和聚酯玻璃纤维和酚醛树脂玻璃纤维绝缘材料,化学性质稳定,机械强度高,抗应力能力强,绝缘能力强,阻燃。
4.采用进口晶闸管,小电流采用SEMICON晶闸管模块,大电流采用平板式晶闸管,选用普拉动器件或者ABB器件。
器件可以由用户指定。
5.高精度过零检测电路,过零检测最小识别电压不高于2V(10KV)。
确保晶闸管开通没有电流冲击。
6.高绝缘能力的脉冲变压器隔离触发。
当以触发脉冲延迟时间的一致性作为主要考虑因素时,变压器隔离触发输出多路脉冲的一致性好于光电隔离触发。
因为电场和和磁场的变换是同时发生的,没有丝毫的延迟。
从这一点看,脉冲变压器隔离有它原理上的优越性,利于把晶闸管串联的分散性降到最低。
7.恒流触发,进一步降低晶闸管器件触发参数分散性的影响,降低了对器件参数一致性要求,器件选择容易,维修替换方便。
8.阀组及一次电路与触发控制电路间通过光纤传递信号,信息通过带编码校验的通讯协议传递。
9.人机屏独立安装在开关柜前面板,通过人机屏进行设置参数和查看运行状态。
人机屏根据需要可以选用带键盘的液晶屏,也可以选用触摸屏。
2 产品型号与意义3晶闸管阀原理晶闸管作为工频交流无触点开关的应用已经很普遍了,晶闸管的耐压水平只有几千伏,单只晶闸管组成的开关电路只能用于低压系统里。
在高压系统里单只晶闸管元件的耐压不能满足要求,为此需要多只晶闸管元件串联才能适应高压系统的交流耐压水平。
由多只晶闸管元件及辅助部件串联的电路常称作晶闸管阀。
晶闸管阀断态时要求每只晶闸管承受相同的电压,而且由断态转入通态和由通态转为断态的动态过程中,晶闸管步调一致地同时导通与关断。
显然,静态均压和开通关断的一致性控制技术是高压晶闸管阀的技术关键。
晶闸管投切电容器触发器的技术参数和标准
关键词:晶闸管投切电容器触发器 TSC 电容器谐波对于晶闸管投切电容器(TSC)来说,晶闸管的负载是容性的电容器,不是感性的电抗器和电机,不是阻性的电阻器,对于TSC的触发器就不同于电机、电抗器、电阻器的触发器,有特殊的要求。
随着TSC补偿装置结构形式、电压等级、晶闸管结构、选取同步触发的信号等的不同,触发器也有所不同。
好的TSC触发器保证了TSC装置可靠运行,欠缺的TSC触发器,使得整套TSC装置工作不正常。
下面谈晶闸管投切电容器(TSC)的触发器需要注意的技术性能参数要求、标准。
1.专业术语定义:
1.1 电网同步电压信号:触发器的同步电压信号取自电网电压。
1.2 晶闸管过零同步信号:触发器的同步电压信号取自晶闸管的阴极、阳极。
1.3 晶闸管触发电流变化率:指的是晶闸管触发电流的陡度,1us上升的触发电流mA数值。
一般>40mA/us。
1.4 触发脉冲宽度(us):触发电流上升到10%和下降到10%的时间,单位us.一般>50us。
1.5 晶闸管触发电流强度(mA):一般为晶闸管触发电流的5~7
倍,>500mA。
1.6 脉冲列触发:TSC的晶闸管触发电流不是单脉冲或双脉冲,而是一串脉冲,脉冲串的宽度可以是120 、180 、甚至是360 。
1.7 擎住电流:门极触发电流的平台。
要求有一个“肩膀”;“肩膀”越高,即“擎住电流”峰值越大,晶闸管就越能保证导通;“肩膀”越宽,即“擎住电流”有效值越大,晶闸管就越能保证导通。
1.8 触发器的绝缘水平:指触发器能够耐住的电压水平,指的是触发器的输出端电网侧的高电位和触发器的输入低电位之间可承受的电压水平。
1.9 TSC触发器动作时间(ms):指的是TSC从停止到再触发的时间,快速的触发器为20ms。
不是TSC得到命令到动作的时间。
1.10 TSC 触发器的谐波电流特性:主回路有大量谐波电流时,触发器仍然可以使得晶闸管正常工作。
1.11 TSC触发器的低次滤波电路触发特性:看触发器是否可以在低次谐波回路中,如3次滤波回路,仍然可以使得晶闸管正常工作。
1.12 不平衡触发器和平衡触发器:不平衡触发器可以分别触发各相晶闸管,平衡触发器得到命令时各相晶闸管都要动作。
1.13 导通电流没有冲击:触发器从停止到触发时,晶闸管的电流没有明显高于正常稳态值,一般导通时的冲击电流不大于正常电流峰值的1.7倍。
2. 理想的没有电流冲击的TSC触发有两项要求:
1)滤波电路的电容器必须予充电到电网的峰值电压+电抗器的电压,滤波装置的滤波次数为2、3时,电抗器的电压值很大;
2)晶闸管在正弦波电源电压的正或负峰值点触发
保证了这两项要求,就是理想状态,不会有冲击电流。
3. 触发电容器负载不同于电感负载,电感负载可以是单脉冲、双脉冲,电容负载的触发脉冲要求为脉冲列。
原因是电容器在断电时,电容器有直流电压,数值为电网的峰值电压加电抗器的电压,电容器上有放电电阻,电容器电压向电阻器放电,电容器电压不断降低,说明晶闸管的触发点在不断的变化;电容器做成滤波电路电容器里有大量的谐波电流,不是仅仅有基波50Hz的电流,在大的谐波电流下,电流在一个基波期间有多处过零点,单脉冲触发晶闸管,在半个基波电流下可能引起电流中断;在长期停止和瞬时停止时,电容器上的停止电位有所不同。
4. 两类触发电路:从电网同步电压和从晶闸管两端取得过零同步信号。
它们各有优缺点:从电网取得同步信号安全,调试方便,触发放心,不管晶闸管工作在多高的电压下,在主回路不送电的情形下,只要触发特性满足要求,就可以放心合闸送电,给出触发命令,TSC一定可以正常工作。
由于有同步电源、触发电路、脉冲变压器,电路元件多,费用高些。
从晶闸管两端取得过零同步信号的特点与上述方法相反,用的元件少,费用低,但是调试费时,不送主回路电源不知道触发器好使不好使,调试不方便。
一般,400V电网可以用晶闸管两端取信号,也可以用从电网取得同步信号。
高于400V宜从电网取得同步信号。
5. 晶闸管的种类:
有模块式的、饼式的、双向可控硅的结构。
饼式的触发电流大于模块式的。
根据双向可控硅的要求触发电流可以是正向的也可能是反向的,触发电路的触发电流大,正负可控硅的触发电流不等,大约在负向电流触发时,反管工作时触发电流>500mA,正管工作时触发电流>1A。
虽然双向可控硅结构简单,还是尽量不选取双向可控硅为好。
模块式的晶闸管的耐压水平可以有4000V的,有的公司把它应用到了10KV 电网的TSC装置中。
6. 触发器的绝缘水平和屏蔽接地
触发器是用低的电压触发高电压的晶闸管。
触发器安全工作有绝缘等级的要求。
应用晶闸管的电网电压有不同的等级,触发的绝缘要求也不同。
触发器的绝缘要求是跟随着装置所在的电网电压等级的绝缘要求的,装置的绝缘电压就是触发器要满足的绝缘电压等级。
脉冲变压器触发电路的初级次级应有屏蔽层。
屏蔽层接入地线。
7. 触发器特性
(1)TSC触发器动作时间(ms):快速冲击性负载的补偿,要求晶闸管从停止到再次触发的时间为20ms,即在一个周波的时间内触发动作,晶闸管仍然没有冲击电流,平衡负载的晶闸管要求在快速动作时候三相开关均动作。
冲击类负载是电流或无功功率从很小的值,在极短的时间达到极大值,如电焊机、冶金企业的中轧机、电弧炉、起重机负载。
冲击类负载要求触发器的动作时间20ms,快速动作。
测量快速性的方法:用双踪示波器,一端测量命令,一端测量两相电流,观测命令和电流的时间,闭合打开命令的时间变短,观测由打开命令到闭合命令晶闸管开关是否可以做到20ms动作。
完成快速动作不仅仅靠触发电路,还要包括控制器,控制器的无功功率计算速度也要快。
(2)TSC 触发器的谐波电流特性:滤波电路中谐波电流大时,在一个周波电压里,电流多次过零,要求触发器连续触发—脉冲列触发,使得晶闸管不截止,电流不断续。
(3)TSC触发器的滤波电路触发特性:滤波电路存在电抗器,电抗器使得电容器工作电压高于电网电压,在TSC停止时,晶闸管的电压>0V,滤波次数越低,晶闸管电压越高,在滤波电路中,要求触发器仍然可以触发晶闸管。
(4)不平衡触发器和平衡触发器:不平衡触发器有三个触发命令可以分相触发,平衡触发器只有一个触发命令,得到命令三相开关都要动作。
(5)导通电流没有冲击:在快速投切动作时,电容器充电到电网电压的峰值,由于是理想投切状态,导通瞬间,晶闸管几乎没有冲击电流。
在停止了一段时间后,电容器上直流电压几乎放电完,晶闸管上没有直流电压,此时晶闸管触发为非理想状态,触发有一点冲击,但是不应大于1.7倍的正常值。
(6)触发晶闸管导通,晶闸管两端的电压理想状态为晶闸管的导通压降2V 左右,不理想的状态有一点过零前后沿冲击电压,冲击电压值越小越好。
8.触发脉冲线的要求触发线应用双色双绞线。
白色为触发级(G),红色为阴极(K)
9. 电容器组主电路形式:
三角形电路,晶闸管可以放在三角形内,也可以放在三角形外,放在三角形外的开关一般为2控3电路,2对晶闸管开关控制3相电路。
2控3电路简单,但是,触发电路的要求很高,2对晶闸管开关的闭合和打开有时序的要求,忽略了,会造成触发晶闸管时主回路电流大,晶闸管在停止时承受的电压高,甚至,有的晶闸管对不动作。
2控3触发电路,设计的晶闸管的承受电压不应超过2倍的峰值电压加电抗器的电压。
晶闸管开关可以是两只晶闸管的反并联,也可以是一只晶闸管一只二极管的反并联的结构形式。
用一只晶闸管一只二极管的反并联的结构形式更合理,但是要注意减少合闸电流的冲击。
10. 电网同步电压类触发电路宜设计相序错电路功能,当触发错误时候,晶闸管有很大冲击电流,冲击电流引起电网电压畸变,瞬时相序破坏,用此功能封锁晶闸管,保护主回路。
宜设计有同步电压丢失,跳掉主开关的功能。
11. 电网同步电压类触发电路,电网电压采样回路中宜设计带有滤波功能,工业企业电网受到谐波电流冲击,电压引起畸变,滤波电路滤除谐波,可以提高触发时刻的准确性。
12. 触发电路对晶闸管产生的触发电流要有500mA左右,触发电流的产生宜用脉冲变压器的方法产生。
尽量避开光耦电子电路触发的方式,光耦触发电流太小,不可靠。
脉冲变压器的安装位置尽量靠近晶闸管。
中压TSC的触发,一定要用脉冲变压器方式,不可用高电路板形式,因为晶闸管导通时电位太低,没有能量产生触发电流。
此时脉冲变压器要工作在推挽方式。
13 主回路受到干扰检查的方法,停止触发电源观察是否还有干扰,如果还有,将晶闸管的触发极G和阴极K短路,观察如果还有干扰,则可以判断是晶闸管的问题,与触发电路无关。
14 触发电路为低压弱电控制电路,尽量远离主电路,防止干扰。
结束语
本文试图从负载要求、补偿装置结构、电压等级、晶闸管结构同步信号的选取方式等不同的角度,阐述晶闸管投切电容器(TSC)的触发器的技术性能参数要求、标准,以推动TSC触发器技术的进步。