淺析高壓TCR型SVC裝置投運(yùn)模式與低壓負(fù)荷配合

孟濤　蔣棟　范志成　趙俊達(dá)

摘要：隨著我國電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性也越來越重要。TCR晶閘管控制電抗器型SVC裝置能夠提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，提高電能質(zhì)量，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。梅花井煤礦副立井提升機(jī)電控調(diào)速系統(tǒng)由于電網(wǎng)電壓波動(dòng)，在提升機(jī)啟動(dòng)及調(diào)速過程中，頻繁燒毀調(diào)速系統(tǒng)中晶閘管整流柜快熔元件，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查及理論分析，對(duì)TCR型SVC高壓靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置投運(yùn)模式進(jìn)行切換，提升機(jī)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行正常、故障解除。

Abstract： With the continuous development of China's power grid system and the continuous expansion of the power grid， the system structure is becoming more and more complex， and the stability of the power system is becoming more and more important. The TCR thyristor controlled reactor type SVC device can improve system stability， increase system regulation capability， improve power quality， and improve system operation reliability and economy. Due to the fluctuation of the power grid voltage， the SCR rectifier cabinet fast-melting components in the speed regulation system are frequently burned during the start-up and speed regulation of the elevator. The operation mode of the SVC high-voltage static dynamic reactive power compensation device is switched， and the hoist operates normally on site and the fault is removed.

關(guān)鍵詞：調(diào)速;快熔;SVC、TCR和FC;投運(yùn)模式

Key words： speed regulation;fast melting;SVC， TCR and FC;commissioning mode

中圖分類號(hào)：TH-39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）14-0256-02

0? 引言

SVC（Static Var Compensator）靜止無功補(bǔ)償器是當(dāng)前柔性交流輸電（FACTS）主要技術(shù)之一，其裝置在制造方面、集成方面、控制方面已經(jīng)趨于成熟，是目前使用廣泛的靜止無功補(bǔ)償裝置。

在電力系統(tǒng)中具有沖擊性功率的負(fù)荷（如軋機(jī)、提升機(jī)）在啟動(dòng)、調(diào)速過程中，電力網(wǎng)中的電壓降將發(fā)生相應(yīng)變化，導(dǎo)致電壓波動(dòng);隨著工礦企業(yè)產(chǎn)能、規(guī)模的不斷增加，沖擊性大型設(shè)備逐漸增多，對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)造成更大影響。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，為解決電網(wǎng)電壓波動(dòng)造成的故障及危害，靜止無功補(bǔ)償裝置得到了迅猛的發(fā)展，該文針對(duì)國家能源集團(tuán)梅花井煤礦副立井提升機(jī)在調(diào)試、運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，淺析高壓TCR型SVC高壓靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的投運(yùn)模式對(duì)電網(wǎng)電壓的影響。

1? 梅花井煤礦副立井提升系統(tǒng)概況

梅花井煤礦副立井提升電控系統(tǒng)主要由高壓開關(guān)柜、整流變壓器、電抗器、低壓開關(guān)柜、整流柜、PLC控制柜、直流快速開關(guān)、操作臺(tái)等電器設(shè)備組成;電控系統(tǒng)上位機(jī)與局域網(wǎng)互聯(lián);系統(tǒng)采區(qū)雙PLC冗余配置，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。調(diào)速系統(tǒng)采用6RA70系列的全數(shù)字直流調(diào)速裝置+晶閘管整流柜（分體式），實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)恒定、電樞換向串聯(lián)12脈動(dòng)控制，且通過轉(zhuǎn)接柜可實(shí)現(xiàn)6/12脈切換，實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)的全載半速運(yùn)行。整流柜設(shè)有交流側(cè)過電壓保護(hù)、快熔保護(hù)、錯(cuò)相保護(hù)、快熔熔斷指示等。梅花井煤礦副立井提升系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)見表1。

2? TCR型SVC高壓靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置系統(tǒng)組成及原理

2.1 系統(tǒng)組成

SVC控制系統(tǒng)由脈沖柜、控制柜和功率單元三個(gè)重要部分組成。控制柜的主要作用是采集電壓、電流信號(hào)等信息，經(jīng)過處理后發(fā)出觸發(fā)脈沖，并且同時(shí)監(jiān)測(cè)晶閘管的運(yùn)行狀況。脈沖柜的主要作用是將觸發(fā)脈沖轉(zhuǎn)換為符合要求的脈沖信號(hào)，從而觸發(fā)脈沖。功率單元由阻容吸收、晶閘管、散熱器、脈沖變壓器、BOD板和擊穿檢測(cè)板六部分組成，功率單元的主要作用是串入電抗器的回路，在脈沖信號(hào)控制下操縱晶閘管通斷，使電抗器流過預(yù)期的補(bǔ)償電流。SVC控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1。

2.2 工作原理

工作原理見圖2。

系統(tǒng)電流信號(hào)、TCR電流信號(hào)、電網(wǎng)電壓信號(hào)進(jìn)行前置處理和信號(hào)檢波處理后，再依次進(jìn)行綜合運(yùn)算、無功計(jì)算、線性化處理，處理后的信號(hào)進(jìn)入切換單元、再經(jīng)限幅、定時(shí)、脈沖變換，形成觸發(fā)脈沖信號(hào)。

單元工作狀態(tài)切換分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種。工作狀態(tài)正常的情況下，系統(tǒng)為自動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)高壓開關(guān)閉合時(shí)，系統(tǒng)會(huì)切換到手動(dòng)狀態(tài)，在該工作狀態(tài)下，TCR預(yù)置固定觸發(fā)角的方式，在高壓開關(guān)閉合時(shí)，使TCR的無功和FC的容性無功相等，經(jīng)過計(jì)算、線性化處理，處理后的脈沖信號(hào)進(jìn)入切換單元。延時(shí)500ms后，系統(tǒng)經(jīng)過邏輯控制在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后切換到自動(dòng)運(yùn)行的狀態(tài)。

3? 系統(tǒng)運(yùn)行情況及故障分析

梅花井煤礦副立井提升電控調(diào)速系統(tǒng)在安裝、調(diào)試過程中，整流柜快熔燒毀三次、共計(jì)六塊，我礦技術(shù)人員在進(jìn)行了理論分析后，使用示波器等設(shè)備對(duì)整流柜電樞回路電網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)電壓在360-420V（電源電壓：3AC400V）范圍內(nèi)頻繁波動(dòng)，電網(wǎng)電壓波動(dòng)見圖3。

經(jīng)過礦方技術(shù)人員分析是由于TCR型SVC高壓靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置在自動(dòng)工作狀態(tài)下，只對(duì)電網(wǎng)功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓不穩(wěn)、且電網(wǎng)電壓偏低，頻繁波動(dòng)致使快熔內(nèi)部該關(guān)斷的硅沒有關(guān)斷，形成內(nèi)部環(huán)流，電流增大、燒毀快熔。

4? 系統(tǒng)改進(jìn)方法及解決方案

通過對(duì)TCR型SVC高壓靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行原理進(jìn)一步分析，該裝置在自動(dòng)工作狀態(tài)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部為電抗器組與電容器組同時(shí)運(yùn)行，主要補(bǔ)充電網(wǎng)功率因數(shù)，但在較大負(fù)荷啟動(dòng)、調(diào)速過程中，電流較大致使電網(wǎng)電壓壓降同時(shí)增大、造成電壓波動(dòng);在手動(dòng)工作狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)內(nèi)部只投入電容器組，主要對(duì)電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)充，且電網(wǎng)電壓總體提高，此狀態(tài)可維持電壓恒定，但電網(wǎng)功率因數(shù)較低。

根據(jù)理論分析及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，導(dǎo)致梅花井煤礦副立井提升電控調(diào)速系統(tǒng)整流柜快熔燒毀的原因是由于SVC無功補(bǔ)償裝置投切模式選擇不合理所致，我礦技術(shù)人員與相關(guān)單位溝通，將TCR型SVC高壓靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置投切模式由自動(dòng)工作狀態(tài)切換至手動(dòng)工作狀態(tài)后，副立井提升系統(tǒng)已平穩(wěn)、正常運(yùn)行兩個(gè)月，取得了良好的效果。

5? 結(jié)論

TCR型SVC高壓靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置在國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司各新建礦井大量使用，但由于該裝置投切模式的不同會(huì)導(dǎo)致對(duì)電網(wǎng)補(bǔ)償?shù)膫?cè)重點(diǎn)不同，在現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷比較復(fù)雜時(shí)，合理選擇投切模式可使電網(wǎng)及各類設(shè)備安全、平穩(wěn)運(yùn)行，減少故障率和經(jīng)濟(jì)損失。

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