TCR動態(tài)補(bǔ)償裝置工作狀態(tài)分析

馮杰

摘 要：近年來以無功補(bǔ)償為原理的電壓波動治理裝置種類很多，都有一定的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。為此，通過對電壓波動理論分析，推導(dǎo)出解決電壓波動的理論依據(jù)，通過對TCR裝置多方面的性能論述，得出結(jié)論，該裝置適合在高低壓供電系統(tǒng)中使用，效果好，不產(chǎn)生不良因素，值得推廣。

關(guān)鍵詞：電壓波動；無功補(bǔ)償；晶閘管相控電抗器；分相調(diào)節(jié)

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.33.195

0 概況

動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，又稱靜止無功發(fā)生器，是目前工業(yè)供電系統(tǒng)必不可少的一項(xiàng)裝置，它的作用是通過對電網(wǎng)無功功率變化的快速響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，達(dá)到降低電網(wǎng)電壓波動范圍，從而提高供電質(zhì)量，以減少因電壓波動對電氣設(shè)備運(yùn)行的危害。晶閘管相控電抗（TCR）型靜止無功功率補(bǔ)償裝置，就是目前廠礦企業(yè)供電系統(tǒng)中最為常用的一種，下面通過對其工作原理描述進(jìn)行補(bǔ)償效果分析。

1 電壓波動的產(chǎn)生

電壓波動是指在很短時間內(nèi)，某點(diǎn)電壓的急劇變化，在電壓波動過程中相繼出現(xiàn)的最大電壓的均方根值和最低電壓的均方根值之差，就是電壓波動值，用百分?jǐn)?shù)表示為：

Ut=（Umax-Umin）/UN×100%

其中，Ut——電壓波動值；Umax——電壓波動時的最大值，均方值表示，V；Umin——電壓波動時的最小值，均方值表示，V；UN——額定電壓，V。

電壓波動是由于負(fù)荷電流發(fā)生發(fā)生變化引起的供電電壓的升高或降低，對于一般架空線路，電壓波動的水平分量：ΔU=（PR+QX）/UN，因RX，所以上式表示為：

ΔU=ΔQX/UN

兩邊同除以UN，則ΔU/UN=ΔU*=ΔQX/U2N=ΔQ/Ss，（ΔU*——電壓損失標(biāo)幺值；Ss——負(fù)荷點(diǎn)的短路容量，Kva.）。根據(jù)電壓波動的定義可知：Ut=ΔQ/Ss×100%。

由此可知，電壓波動值Ut與負(fù)荷無功功率變化率ΔQ成正比，與負(fù)荷點(diǎn)的短路容量成反比，也就說明了電網(wǎng)電壓的波動是由于負(fù)荷無功功率劇烈變化而引起的。因此，以無功功率補(bǔ)償為工作原理的晶閘管相控電抗（TCR）靜止無功補(bǔ)償裝置是有效限制電壓波動和改善供電質(zhì)量的裝置。

2 晶閘管相控電抗（TCR）靜止無功補(bǔ)償裝置工作狀態(tài)分析

晶閘管相控電抗型靜止無功功率補(bǔ)償裝置如圖1所示，包括4個主要部分：高阻抗變壓器、電容器組（兼做濾波器）、晶閘管和調(diào)節(jié)器。由于電容器C為固定值，所以超前的無功功率Qc為固定值。當(dāng)負(fù)載滯后而無功功率Qp變化時，可以連續(xù)控制滯后無功QL，使QC——QL變化。例如當(dāng)QF增大時，則晶閘管閥控制的電抗器耗用的無功QL減小；而QF減小時，則QL增大。即不管負(fù)載的無功功率QF如何變化，總要使由系統(tǒng)由系統(tǒng)供給的無功功率QS=QF+QL-QC≈常數(shù)，以限制電壓的波動。

TCR型靜止無功功率補(bǔ)償器調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖2所示。電網(wǎng)電壓由電壓互感器TV、輔助變壓器經(jīng)12脈沖整流再濾波到相當(dāng)平直的電壓信號，補(bǔ)償裝置的電流由電流互感器TA取得，電壓信號與電流信號相綜合即可得到靜補(bǔ)裝置的無功功率信號，該信號與給定值比較得出差值，通過PI調(diào)節(jié)器，將信號線性化，使觸發(fā)信號與晶閘管的輸出電流程線性關(guān)系，通過處罰通道放大后觸發(fā)晶閘管。

3 晶閘管相控電抗（TCR）靜止無功補(bǔ)償裝置在使用中的優(yōu)缺點(diǎn)

該裝置在電力系統(tǒng)使用中，對電壓波動的響應(yīng)時間很短，一般小于10ms，且為連續(xù)調(diào)節(jié)，所以對電網(wǎng)的供電質(zhì)量有一定保證；該裝置在使用過程中，可以根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際需要進(jìn)行分相調(diào)節(jié)，運(yùn)行時產(chǎn)生諧波很小，損耗很小，同時噪音也很小，該裝置最大的優(yōu)點(diǎn)是不限電壓等級，可以適用于低壓或是高壓系統(tǒng)，因此使用廣泛，通過對用戶的調(diào)查，反映了該裝置性能很可靠，效果很顯著、使用方便，維護(hù)簡單。