TCR式SVC与MCR式SVC的区别与比较 - 图文(3)

间，电感释放磁能，电流下降。

同理，在负半周?t????时导通，电流在?t?2?时达到最大值，到

?t?3???时减小为零。

由上可知，晶闸管控制角的整个调控范围90°～180°。 对支路电流进行傅立叶分解，可以得到其基波分量的幅值为 IF?U2?1U（2-7） (2??sin2?)?(2??2??sin2?) ?2????

XL???XL(2??2??sin2?)，则有：IF?BL(?)U，所以对于基波而言，

?XL 令BL(?)?晶闸管控制的电抗器可看作一个可控的电纳。当控制角?分别等于90°、150°、170°和180°时，流过电感上的电流及电压波形如图5所示。

图5 电感上电流i随触发延迟角?的变化过程

2.3 TCR型动态无功补偿装置运行特性分析

TCR的运行特性可以用图6（a）所示的“U-I区域（U-I Area）”来描述，它的边界由最大允许电压、电流和最大导纳构成，在正常运行区域内，可以视作连续可调的电感。

当TCR按照某个固定的触发延迟角，则称为晶闸管投切电抗器（Thyristor

Switched Reactor,TSR）,通常按??0进行控制，此时电抗器中的稳态电流为纯正弦。TSR提供固定的感性阻抗，当接入系统时，其中的感性电流与接入点的母线电压成正比，如图6（b）所示。可将多个TSR并联采用分级控制方式。

2.4 谐波分析和抑制

从图4可知，当触发角??0时，流过电抗器的电流不是正弦信号，在理想情况下，通过傅立叶分析可以得到电流各次谐波分量的幅值与?的关系，如下式所示：

图6 TCR/TSR的运行特性

In(?)?4Umsin?cos(n?)?ncos?sin(n?) n?2k?1 k=1,2,3,? (2-8) ??2?XLn(n?1) 基波和各次谐波的幅值随着?的变化曲线如图7所示，其中I1对应基波电流幅值，??0时TCR流过最大基波电流I1=1.0。

可见，最主要的谐波是3、5、7、9、11和13等次谐波，它们的最大值出现在不同的触发导通角，如表1所示。

图7 TCR电流的各次谐波含量与触发延迟角的关系

表1 TCR正常运行时电流特征谐波的最大值及导通角

谐波次数 谐波幅值 导通角 3 0.138 120° 5 0.0396 108° 7 0.0203 102° 9 0.0123 100° 11 0.0082 98° 13 0.0059 96° 15 0.0044 95° 17 0.0035 95° TCR在正常运行时会产生大量的特征谐波注入电网，因此必须采取措施将这些谐波消除或减弱，主要有以下几种方法：1、多脉冲，2、并联TCR的“顺序” 控制；3、并联滤波器。

多脉冲方式主要是6脉冲和12脉冲两种。其连接方式如图8所示。

图2-7 多脉冲晶闸管控制电抗器 图8 多脉冲晶闸管控制电抗器

目前实际应用系统中，几乎都是采用6脉冲TCR，这种TCR系统中的特征谐波主要是5、7、11、13次谐波。为了消除或者减弱谐波，常常并联固定LC滤波支路。即使这样，实际系统中，电抗器不会完全相同，电压也可能不平衡，尤其当电抗器正负半周投切不对称时，电抗器电流将包含直流分量在内的所有频谱的谐波，直流分量可能使变压器饱和，增大谐波含量和损耗。

前面对谐波的分析和抑制都是在理想的情况下的结果，然而，在电力系统中存在着诸多因素导致产生大量的非线性特征谐波。

（1） TCR端电压幅值与相位不平衡； （2） 电抗器参数的差异； （3） 触发角的不对称；

（4） 每相在正负半波内触发角不对称。

2.5 TCR式SVC主要设备和关键技术 2.5.1主要设备

TCR式SVC一次系统主要由滤波器组和TCR支路构成如图9所示。滤波器组主要由电力电容器、串联电抗器、放电线圈、避雷器、刀闸、电流互感器、断路器等主要一次元件组成。其中串联电抗器与电容器串联谐振特定谐波频率，对特定谐波呈现低阻，实现谐波的滤除功能。同时，对50Hz工频呈现容性，在SVC系统中提供容性无功。TCR支路主要由相控电抗器、穿墙套管、避雷器、晶闸管阀组、刀闸、断路器、线电流互感器、相电流互感器等主要一次元件组成。TCR采用三角形接线，其中每相电抗器分裂成两个，分别位于阀组两侧，可减小相控电抗器短路时的短路电流。晶闸管阀组可受控改变流过相控电抗器的电流，实现调节TCR电流的作用。10kV TCR的电气原理图如图10所示。

晶闸管阀组作为TCR的核心部件，其快速开断能力是实现快速动态调节无功的基础，在所有一次设备中，其结构也最为复杂，是TCR核心技术之一。晶闸管阀组由晶闸管元件、阻尼电阻、阻尼电容、水冷散热器、晶闸管电子板等组成。晶闸管电子板也被称为TE板，实现电光电触发方式下阀高压侧取能、脉冲编解码、自动重触发、BOD后备触发、静态均压等功能。晶闸管阀组直接串联在一次主回路中，TCR主电流流过晶闸管元件产生的通态损耗和晶闸管开关过程中产生的开关损耗转换为热能。为可靠高效的将热量带走，采用水-风方式的全封闭式纯水冷却系统。全封闭式纯水冷却系统由主循环泵、去离子树脂、缓冲罐、氮气

图9 TCR式SVC主接线原理图

瓶、补液泵、补液罐、加热器、精密过滤器、户外水风换热器等主要部件组成。包括流量、压力、温度、湿度、电阻率、液位在内的多个电气量被实时监测，通 过高性能PLC实现对水冷却系统的实时监视和保护控制。10kV TCR阀组电气原理图如图11所示。

图10 10kV TCR电气原理图

图11 10kV TCR 单相阀组电气原理图

SVC二次控制及保护系统由监控屏、调节屏、人机界面屏、保护屏、故障录波屏、交直流系统等组成。为方便运行人员，配备了远方工作站，所有信息通过

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