[實用新型]一種基于晶閘管控制變壓器的靜止型高壓無功補償裝置

有效

• 申請號: 200820030053.8
• 申請日: 2008-08-25
• 公開（公告）號: CN201247959Y
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 金黎
• 申請（專利權）人: 西安森寶電氣工程有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本實用新型涉及一種無功功率補償裝置，特別是一種基于晶閘管控制變壓器(TCT)的靜止型(SVC)高壓無功補償裝置。

背景技術

隨著電網容量不斷擴大，應用電力電子元件的非線性負荷、電弧爐、軋機等沖擊性負荷以及電力機車等大型不平衡負荷接入電網中，給電網帶來了諧波、閃變等諸多電能質量問題。其中造成電壓波動的一個根本原因是負荷的無功快速變化引起的，然而常規的無功補償設備，由于響應速度較慢，無法解決這一問題，因此出現了以晶閘管等半導體元件作為調節執行機構的“靜止型”補償設備，即SVC(Static?Var?Compensator)。SVC可以給系統提供快速、連續的無功功率補償，減少負荷的無功沖擊從而減少電壓波動與閃變，同時由于SVC中一般有濾波支路，可以對負荷產生的諧波進行濾除。SVC主要分為兩部分，即可調電感部分與濾波及無功補償部分。濾波及無功補償部分通常由2路(或更多)無源濾波支路組成，提供補償所需的容性功率以及諧波濾波通道；可調電感部分主要有TCR型(晶閘管控制電抗器)與MCR型(磁控電抗器)兩種，詳述如下：

1.MCR型：主要缺點是響應時間較慢，一般在300ms左右，而TCR通常響應時間為10ms；其次由于MCR采用的是磁飽和工作原理，其電感的線性度也較差；此外，MCR中使用的可控硅處在高電位上，需采用光電隔離等觸發方式解決控制信號(低電位)與可控硅(高電位)間的絕緣問題。高電位運行對可控硅的觸發、保護、監測等帶來了一系列較難處理的問題。

2.TCR型：與MCR一樣，TCR直接將可控硅用在高壓中，存在上述MCR同樣的問題，不同之處在于，TCR中的可控硅通常需要多只串聯，設計成大容量的硅閥，這對可控硅的觸發、散熱、均壓等要求很高，因此可控硅部分比MCR結構更復雜，難度更大，且占地面積大，維護量大。

為解決以上2類可調電感存在的問題，TCT(晶閘管控制變壓器)型SVC應運而生，衡陽煉鋼分廠早在上世紀末采用TCT型靜止無功功率補償裝置(以下簡稱TCT型SVC)，解決了2×30t電弧爐對電網產生的高次諧波、電壓波動、電壓畸變等問題，TCT的基本原理是通過短路高阻抗變壓器的副邊提供感性無功功率，TCT具有與TCR幾乎一樣的電氣特性，例如響應時間、線性度等；還有與TCR相當的靈活的控制特性，能夠全范圍從90°～180°分相控制晶閘管的導通角；此外TCT的某些特性還優于TCR，如過負荷能力比TCR更強、占地面積更小、電磁泄漏更少等。且無需使用高壓硅閥，可靠性高、結構簡單、使用維護方便，解決了TCR以及MCR均需要復雜的可控硅系統帶來的問題。

TCT型SVC由TCT高阻抗變壓器與可控硅兩部分組成可調電感部分，其基本原理圖見附圖1。采取TCT支路作為調感支路須滿足以下兩點：其一，必須滿足SVC的基本需求，即TCT支路能對外提供連續變化的感性無功功率，從TCT支路的等效電氣原理圖2所示可以看出，TCT支路的等效電路與TCR支路類似，通過控制TCT副邊的可控硅的導通角即可對外提供連續可調的感性無功功率。其二，能解決TCR與MCR存在的問題，可使可控硅工作在較低電壓下，同時具有響應時間快、控制靈活的優點。

發明內容

本實用新型的目的在于，提供一種基于晶閘管控制變壓器的靜止型高壓無功補償裝置。

為了實現上述任務，本實用新型采取如下的技術解決方案：

一種基于晶閘管控制變壓器的靜止型高壓無功補償裝置，其特征在于，該裝置包括：

連接在線路上的TCT高阻抗變壓器，該TCT高阻抗變壓器的阻抗電壓典型值為100％，副邊額定電壓在1000～2000V，高低壓聯結組別為D，yn；

TCT高阻抗變壓器上連接有可控硅柜，TCT高阻抗變壓器和可控硅柜組成調感支路，當TCT高阻抗變壓器阻抗電壓典型值為100％，在TCT變壓器原邊達到額定電壓時，副邊則短路運行，并可連續長期運行；

至少一路連接在線路上的濾波支路，由濾波電抗與濾波電容匹配組成，用于根據系統的特征諧波次數以及大小，給系統特征諧波提供一個低阻抗通道，濾波支路在濾除諧波的同時，還提供無功功率；

一控制柜，分別與TCT高阻抗變壓器、濾波支路和可控硅柜連接，用于對TCT高阻抗變壓器、濾波支路和可控硅柜進行控制、監視和保護，同時提供人機界面接口，還具有記錄歷史運行數據的功能。

本實用新型帶來的技術效果是：

①由于無需采用高壓硅閥，大大簡化了系統的復雜程度，提高了系統的可靠性與安全性，運行維護也變得更簡單。