礦井TCR+FC型SVC控制系統(tǒng)設(shè)計

康文光

摘 要：本文介紹了TCR+FC型SVC系統(tǒng)的構(gòu)成，分別從控制柜、脈沖柜以及閥組單元三個方面對SVC控制系統(tǒng)進行了設(shè)計，為礦井供電系統(tǒng)諧波治理提供了良好的借鑒。

關(guān)鍵詞：礦井系統(tǒng)，SVC，諧波治理

1 引言

由于煤炭行業(yè)機械化的普及和水平的提高，現(xiàn)代煤礦工業(yè)機電設(shè)備對供電質(zhì)量的要求越來越高，同時由于近幾年來國家對煤礦企業(yè)的生產(chǎn)安全的重視程度已經(jīng)超出了歷史的高度，供電安全已經(jīng)成了煤礦安全裝備中的重要技術(shù)支撐，煤礦礦井供電系統(tǒng)的諧波分析與治理自然成了煤礦供電安全技術(shù)中的熱門研究課題。

2、TCR+FC型SVC控制系統(tǒng)構(gòu)成

SVC控制系統(tǒng)由控制柜、脈沖柜和功率單元三部分組成，其基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。控制柜采集現(xiàn)場的電壓、電流信號，計算處理后發(fā)出觸發(fā)脈沖，同時監(jiān)測晶閘管運行狀況。脈沖柜將觸發(fā)脈沖轉(zhuǎn)換為符合要求的脈沖信號，實現(xiàn)觸發(fā)。功率單元由晶閘管、阻容吸收、熱管散熱器、脈沖變壓器、BOD板和擊穿檢測板六部分組成，串入電抗器回路，在脈沖信號控制下操縱晶閘管通斷，使電抗器流過預(yù)期的補償電流。

3、TCR+FC型SVC控制系統(tǒng)設(shè)計

3.1 控制柜

控制柜由數(shù)顯表單元、微機監(jiān)控單元、開關(guān)面板、主控單元、采樣單元、輸入輸出單元、整流部分及柜內(nèi)風(fēng)機和照明組成。

主控單元是整個SVC控制系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)了電網(wǎng)電壓、電流等參數(shù)的采樣、運算，最后得出晶閘管觸發(fā)角，轉(zhuǎn)換為光信號后傳送給脈沖柜。同時，主控單元以通訊方式將工控機設(shè)定的各種參數(shù)傳給主控單元各功能板卡，并把各板卡采集的信息反饋回工控機。

采樣單元由電壓互感器和電流互感器共同組成，電壓互感器主要用于實時采樣網(wǎng)側(cè)電壓信號；電流互感器主要用于實時采樣網(wǎng)側(cè)電流、TCR電流以及濾波通道電流，再經(jīng)采樣轉(zhuǎn)換電路處理后，送至主控單元運行。

輸入/輸出單元為主控單元輸入、輸出的開關(guān)信號配備隔離繼電器，同時為主控單元和采樣單元提供直流供電。本單元包括3塊繼電器板和1個繼電器盒。

3.2 脈沖柜

脈沖柜由指示單元、晶閘管監(jiān)測單元、脈沖形成單元、光電轉(zhuǎn)換單元、供電單元和低導(dǎo)通試驗單元組成。

脈沖柜接收到控制柜給出的晶閘管觸發(fā)光信號后，驅(qū)動脈沖觸發(fā)光電轉(zhuǎn)換板，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號送給脈沖形成單元，在此形成六路強觸發(fā)脈沖后經(jīng)由阻抗匹配板送閥組柜分別觸發(fā)六路晶閘管。與此同時，脈沖觸發(fā)信號送脈沖檢測板，再變換為光信號后反饋給控制柜，供其檢測觸發(fā)脈沖是否正常。

指示單元指示脈沖柜工作狀態(tài)，面板上有紅色和綠色兩個光示牌：其中綠色為脈沖柜供電指示，當(dāng)脈沖柜上電后，綠色光示牌點亮；紅色為脈沖指示，當(dāng)脈沖形成單元正常工作發(fā)出觸發(fā)脈沖時，紅色光示牌點亮。晶閘管監(jiān)測單元監(jiān)測閥組晶閘管的運行狀態(tài)，比較觸發(fā)脈沖信號與反饋脈沖信號，判斷當(dāng)前擊穿的晶閘管數(shù)目，若已擊穿數(shù)目大于等于設(shè)定值則報擊穿故障，同時迅速跳闡將TCR切離用戶母線，保護閥組安全；若當(dāng)前擊穿數(shù)目大于0但小于設(shè)定值，則報擊穿故障但不跳閘，等待用戶維修時更換損壞的器件。其中，晶閘管擊穿數(shù)目和詳細(xì)器件編號以通訊的方式傳送到控制柜主控單元，供進一步分析和處理。

3.3 閥組單元

根據(jù)不同的電壓等級，選用不同數(shù)量的可控硅反并聯(lián)在不同數(shù)量的幾個閥組柜中。AB、BC、CA三相閥組柜外的脈沖盒中分別穿過六根脈沖電纜。當(dāng)觸發(fā)脈沖到來時，脈沖盒的次級感應(yīng)出一個脈沖，觸發(fā)可控硅控制極。閥組柜中主要包含熱管散熱器、脈沖盒、RCJ單元、BOD模塊、可控硅和擊穿檢測模塊。

晶閘管一個重要的參數(shù)是斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt，用于表明晶閘管在額定結(jié)溫和門極斷路條件下，使晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最低電壓上升率。若電壓上升率過大，超過了晶閘管的上升率，則會在無門極信號的情況下開通，即使此時加于晶閘管的正向電壓低于其陽極峰值電壓，也可能發(fā)生這種情況，因為晶閘管可以看作是由三個PN結(jié)組成。

為了限制電路電壓上升率過大，確保晶閘管安全運行，常在晶閘管兩端并聯(lián)RC阻容吸收網(wǎng)絡(luò)，利用電容兩端電壓不能突變的特性來限制電壓的上升率。因為電路總是存在電感的，所以與電容C串聯(lián)電阻R可以起到阻尼作用，它可以防止R、L、C電路在過渡過程中，因為振蕩在電容兩端出現(xiàn)過電壓損壞晶閘管，同時避免電容器通過晶閘管放電電流過大，造成過電流而損壞晶閘管。另外RCJ單元還有取能作用，為擊穿檢測模塊提供工作電壓。

BOD緊急觸發(fā)回路的作用是截斷由任何原因造成的可控硅正向過電壓，并且再發(fā)出一個觸發(fā)信號使沒有被觸發(fā)的可控硅可以實現(xiàn)二次觸發(fā)。因此可以作為后備保護觸發(fā)。

4 總結(jié)

本文介紹了TCR+FC型SVC系統(tǒng)的構(gòu)成，分別從控制柜、脈沖柜以及閥組單元三個方面對SVC控制系統(tǒng)進行了設(shè)計，為解決煤礦諧波治理問題提供了良好的借鑒。

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