[发明专利]高压静止动态无功功率补偿装置的主回路

说明书

技术领域：

本发明属于电工技术及电力电子技术领域，具体是一种晶阀管控制电抗器型静止动态无功功率补偿装置(简称TCR)

技术背景：

在电力变电站、电炉炼钢、连铸连轧等工业领域，需要采用大容量TCR型的动态无功功率补偿装置(SVC)来调节系统无功，消除电压波动与闪变。目前，应用较多的晶闸管控制电抗器型高压静止动态无功功率补偿装置(TCR)是将相控电抗器与高压晶闸管阀直接串联之后接入电网，控制装置通过控制高压晶闸管阀的触发角来调节(TCR)的无功功率实现静止动态无功功率的补偿与调节，从而消除电力系统、电压波动与闪变，增强系统稳定性。但是传统的TCR存在一定的缺点：①采用高压晶闸管阀，技术难度大，控制困难，成本高，可靠性差；②高压晶闸管阀冷却困难，绝缘结构复杂；③触发一致性差，技术难度大；④晶闸管阀的保护回路复杂。

发明内容：

本发明的目的在于，克服现有TCR技术存在的不足，提供一种新型TCR装置的主回路，用于高压电力系统的静止动态无功功率补偿，实现感性无功功率的快速连续调节；根据变压器二次通断状态下的一次侧等效通断原理，将高压移相控制变为低压移相控制，从而使装置控制简单，冷却方便，性能稳定可靠。

本发明的技术方案是：一种新型TCR高压静止动态无功功率补偿装置的主回路，包括相控电抗器L和变压器B，晶闸管T，其特征是：变压器B的高压侧绕组与相控电抗器L串联，变压器B低压绕组的两端分别与一组反向并联的晶闸管T的两端相连接。

本发明技术方案中所说的变压器B高压侧绕组两端分别与两个相控电抗器L串联成一个无功调节单元，三个无功调节单元接成三角形连接后接高压电网。

本发明的TCR装置优点在于：1、避免晶闸管控制器件直接承受主回路的高电压，因而只需要采用单管或少数晶闸管串联，就可以实现感性无功功率的快速连续调节的目的；2、控制和触发不再涉及高压回路，因而不需要复杂的电隔离，控制系统可以采用独立的控制电源，触发容易，结构简单；3、功率单元的冷却系统也因为不再涉及高电压而变得简单方便；4、在低压侧实现控制功能，性能更加稳定可靠。

附图说明：

图1是本发明的TCR主回路原理图；

图2是一种典型的TCR应用原理图；

图3是一种典型的适用于大型电弧炉的TCR型SVC装置主回路。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

图1的原理图中，两个相控电抗器L与变压器B的高压绕组串联后，接入高压电网，变压器B的副边低压绕组的两端分别与反向并联晶闸管T的两端相连接，采用通用的无功功率调节装置控制晶闸管T的导通角，即可调节无功功率，由图1可知，调节无功功率的反向并联晶闸管T与高压线路没有电气联结，动态无功功率补偿调节控制在变压器B的低压侧实现，高电压的耐受由变压器B的原边绕组及其绝缘结构承担，选定变压器的电压变比，使变压器的副边电压在单只或者少量串联晶闸管的耐受电压范围之内，从而可以采用反并联的单管或少量串联后的管阀实现分相控制，采用传统的TCR控制原理，避免了晶闸管与高压电网直接相连，从而免去了一系列复杂的触发隔离、保护措施等，晶闸管的冷却也可以不用考虑高电压的影响，直接采用普通水冷或强制风冷，从而使系统变得简单可靠。

图2是本发明典型的TCR应用方案，该方案中采用图1结构的主回路，两相控电抗器L与变压器B高压绕组串联后按照传统TCR主线路结构搭建的主回路Δ连接，经开关S接高压电网，反向并联的晶闸管T由无功功率调节装置控制，图中未画出，这里只是将传统TCR主线路中的高压晶闸管阀串改成了变压器型电磁感应相控阀，控制原理可与传统TCR完全一致，由图2可知，该方案主回路原理清楚，主线路简单、控制也较简单。

图3是采用本发明的TCR型SVC装置的实施例，适用于大容量的电弧炉的高次谐波电流的滤除和动态无功功率补偿。图中，电网电压为35kV，电炉M通过Y形联接的变压器和开关S1接高压电网；四路分别谐振于2次、3次、4次、5次谐波频率的LC单调谐滤波及无功功率补偿回路FC，通过开关S2、S3接高压电网，其主要功能是滤除2、3、4、5次谐波电流的同时，对电炉M补偿固定容量的容性无功功率；图2结构的主回路通过开关S4接高压电网，当电炉M负荷较轻时，四路单调谐滤波及无功功率补偿回路FC对电网的容性过补偿，这时控制TCR的感性补偿容量，来实现系统无功功率平衡；当电炉M有单相灭弧情况时，系统将出现三相不平衡，TCR也可以通过分相控制来改善三相不平衡状况，其具体工作原理是：无功功率调节装置测量电炉变压器的电流、电压及相角等参数，通过计算电路算出需要的无功功率补偿量以及对应的反向并联晶闸管的导通角，并发出相应的触发脉冲，触发晶闸管实现感性无功功率的动态补偿。