TCR动态补偿装置工作状态分析

冯杰

摘 要：近年来以无功补偿为原理的电压波动治理装置种类很多，都有一定的优点和缺点。为此，通过对电压波动理论分析，推导出解决电压波动的理论依据，通过对TCR装置多方面的性能论述，得出结论，该装置适合在高低压供电系统中使用，效果好，不产生不良因素，值得推广。

关键词：电压波动；无功补偿；晶闸管相控电抗器；分相调节

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.33.195

0 概况

动态无功补偿装置，又称静止无功发生器，是目前工业供电系统必不可少的一项装置，它的作用是通过对电网无功功率变化的快速响应进行补偿调节，达到降低电网电压波动范围，从而提高供电质量，以减少因电压波动对电气设备运行的危害。晶闸管相控电抗（TCR）型静止无功功率补偿装置，就是目前厂矿企业供电系统中最为常用的一种，下面通过对其工作原理描述进行补偿效果分析。

1 电压波动的产生

电压波动是指在很短时间内，某点电压的急剧变化，在电压波动过程中相继出现的最大电压的均方根值和最低电压的均方根值之差，就是电压波动值，用百分数表示为：

Ut=（Umax-Umin）/UN×100%

其中，Ut——电压波动值；Umax——电压波动时的最大值，均方值表示，V；Umin——电压波动时的最小值，均方值表示，V；UN——额定电压，V。

电压波动是由于负荷电流发生发生变化引起的供电电压的升高或降低，对于一般架空线路，电压波动的水平分量：ΔU=（PR+QX）/UN，因RX，所以上式表示为：

ΔU=ΔQX/UN

两边同除以UN，则ΔU/UN=ΔU*=ΔQX/U2N=ΔQ/Ss，（ΔU*——电压损失标幺值；Ss——负荷点的短路容量，Kva.）。根据电压波动的定义可知：Ut=ΔQ/Ss×100%。

由此可知，电压波动值Ut与负荷无功功率变化率ΔQ成正比，与负荷点的短路容量成反比，也就说明了电网电压的波动是由于负荷无功功率剧烈变化而引起的。因此，以无功功率补偿为工作原理的晶闸管相控电抗（TCR）静止无功补偿装置是有效限制电压波动和改善供电质量的装置。

2 晶闸管相控电抗（TCR）静止无功补偿装置工作状态分析

晶闸管相控电抗型静止无功功率补偿装置如图1所示，包括4个主要部分：高阻抗变压器、电容器组（兼做滤波器）、晶闸管和调节器。由于电容器C为固定值，所以超前的无功功率Qc为固定值。当负载滞后而无功功率Qp变化时，可以连续控制滞后无功QL，使QC——QL变化。例如当QF增大时，则晶闸管阀控制的电抗器耗用的无功QL减小；而QF减小时，则QL增大。即不管负载的无功功率QF如何变化，总要使由系统由系统供给的无功功率QS=QF+QL-QC≈常数，以限制电压的波动。

TCR型静止无功功率补偿器调节系统如图2所示。电网电压由电压互感器TV、辅助变压器经12脉冲整流再滤波到相当平直的电压信号，补偿装置的电流由电流互感器TA取得，电压信号与电流信号相综合即可得到静补装置的无功功率信号，该信号与给定值比较得出差值，通过PI调节器，将信号线性化，使触发信号与晶闸管的输出电流程线性关系，通过处罚通道放大后触发晶闸管。

3 晶闸管相控电抗（TCR）静止无功补偿装置在使用中的优缺点

该装置在电力系统使用中，对电压波动的响应时间很短，一般小于10ms，且为连续调节，所以对电网的供电质量有一定保证；该装置在使用过程中，可以根据电网的实际需要进行分相调节，运行时产生谐波很小，损耗很小，同时噪音也很小，该装置最大的优点是不限电压等级，可以適用于低压或是高压系统，因此使用广泛，通过对用户的调查，反映了该装置性能很可靠，效果很显著、使用方便，维护简单。