一种基于晶闸管控制变压器的静止型高压无功补偿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种ＴＣＴ型ＳＶＣ高压静止无功补偿装置，包括一个ＴＣＴ高阻抗变压器的调感单元，ＴＣＴ的主要特征是阻抗电压典型值为１００％，副边额定电压在１０００Ｖ～２０００Ｖ，高低压联结组别为Ｄ，ｙｎ。此外还包含可控硅柜，ＦＣ无源滤波支路，控制柜。控制柜主要由调节器，ＰＬＣ以及触摸屏组成。调节器由ＤＳＰ作为处理器，采集系统的电压、电流，快速计算系统所需的无功功率，并将与无功对应的触发脉冲经由脉冲输出板调制后输出到可控硅。响应速度达到１０ｍｓ以内。成套装置智能化和自动化程度高，保护功能完善，可达到无人职守的要求。同时成本相对较低，更加适合ＳＶＣ静止无功补偿装置的推广与普及。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种无功功率补偿装置，特别是一种基于晶闸管控制变压器(TCT)的静止型(SVC)高压无功补偿装置。
技术介绍
随着电网容量不断扩大，应用电力电子元件的非线性负荷、电弧炉、轧 机等冲击性负荷以及电力机车等大型不平衡负荷接入电网中，给电网带来了 谐波、闪变等诸多电能质量问题。其中造成电压波动的一个根本原因是负荷 的无功快速变化引起的，然而常规的无功补偿设备，由于响应速度较慢，无 法解决这一问题，因此出现了以晶闸管等半导体元件作为调节执行机构的 静止型补偿设备，即SVC (Static VarCompensator)。 SVC可以给系统 提供快速、连续的无功功率补偿，减少负荷的无功冲击从而减少电压波动与 闪变，同时由于SVC中一般有滤波支路，可以对负荷产生的谐波进行滤除。 SVC主要分为两部分，即可调电感部分与滤波及无功补偿部分。滤波及无功 补偿部分通常由2路(或更多)无源滤波支路组成，提供补偿所需的容性功 率以及谐波滤波通道；可调电感部分主要有TCR型(晶闸管控制电抗器)与 MCR型(磁控电抗器)两种，详述如下1. MCR型主要缺点是响应时间较慢， 一般在300ms左右，而TCR通 常响应时间为10ms;其次由于MCR采用的是磁饱和工作原理，其电感的线 性度也较差；此外，MCR中使用的可控硅处在高电位上，需采用光电隔离等 触发方式解决控制信号(低电位)与可控硅(高电位)间的绝缘问题。高电 位运行对可控硅的触发、保护、监测等带来了一系列较难处理的问题。2. TCR型与MCR—样，TCR直接将可控硅用在高压中，存在上述MCR同样的问题，不同之处在于，TCR中的可控硅通常需要多只串联，设计成大 容量的硅阀，这对可控硅的触发、散热、均压等要求很高，因此可控硅部分 比MCR结构更复杂，难度更大，且占地面积大，维护量大。为解决以上2类可调电感存在的问题，TCT (晶闸管控制变压器)型SVC 应运而生，衡阳炼钢分厂早在上世纪末采用TCT型静止无功功率补偿装置 (以下简称TCT型SVC)，解决了2X30t电弧炉对电网产生的高次谐波、电 压波动、电压畸变等问题，TCT的基本原理是通过短路高阻抗变压器的副边 提供感性无功功率，TCT具有与TCR几乎一样的电气特性，例如响应时间、 线性度等；还有与TCR相当的灵活的控制特性，能够全范围从90。 180° 分相控制晶闸管的导通角；此外TCT的某些特性还优于TCR，如过负荷能力 比TCR更强、占地面积更小、电磁泄漏更少等。且无需使用高压硅阀，可靠 性高、结构简单、使用维护方便，解决了TCR以及MCR均需要复杂的可控硅 系统带来的问题。TCT型SVC由TCT高阻抗变压器与可控硅两部分组成可调电感部分，其 基本原理图见附图l。采取TCT支路作为调感支路须满足以下两点其一， 必须满足SVC的基本需求，即TCT支路能对外提供连续变化的感性无功功率， 从TCT支路的等效电气原理图2所示可以看出，TCT支路的等效电路与TCR 支路类似，通过控制TCT副边的可控硅的导通角即可对外提供连续可调的感 性无功功率。其二，能解决TCR与MCR存在的问题，可使可控硅工作在较低 电压下，同时具有响应时间快、控制灵活的优点。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种基于晶闸管控制变压器的静止型高压 无功补偿装置。为了实现上述任务，本技术采取如下的技术解决方案 一种基于晶闸管控制变压器的静止型高压无功补偿装置，其特征在于，该装置包括连接在线路上的TCT高阻抗变压器，该TCT高阻抗变压器的阻抗电压典 型值为100%，副边额定电压在1000 2000V，高低压联结组别为D， yn;TCT高阻抗变压器上连接有可控硅柜，TCT高阻抗变压器和可控硅柜组 成调感支路，当TCT高阻抗变压器阻抗电压典型值为100%,在TCT变压器 原边达到额定电压时，副边则短路运行，并可连续长期运行；至少一路连接在线路上的滤波支路，由滤波电抗与滤波电容匹配组成， 用于根据系统的特征谐波次数以及大小，给系统特征谐波提供一个低阻抗通 道，滤波支路在滤除谐波的同时，还提供无功功率；一控制柜，分别与TCT高阻抗变压器、滤波支路和可控硅柜连接，用于 对TCT高阻抗变压器、滤波支路和可控硅柜进行控制、监视和保护，同时提 供人机界面接口，还具有记录历史运行数据的功能。本技术带来的技术效果是① 由于无需采用高压硅阀，大大简化了系统的复杂程度，提高了系统 的可靠性与安全性，运行维护也变得更简单。② TCT提供的是变压器短路产生的感性电流，因此其过负荷能力大大 优于TCR。③ 由于使用可控硅作为主调节器件，调节时无拉弧、涌流，设备使用 寿命长。且可通过改变导通角连续调节无功功率。④ TCT型SVC高压静止无功补偿装置的控制至少包含有一个由DSP全 数字电路实现的调节器，采用实时操作系统，响应速度快，小于10ms，调 节精度高。且同时采集系统电流与负荷电流，瞬时开环调节与PI闭环调节 结合，既保证响应速度又能优化补偿效果。⑤ 至少包含一个主要由PLC实现对装置完善的保护功能，包括对调节 器的监视，使成套装置简单、稳定。◎至少包含一个触摸屏作为人机操作界面，可记录系统电参量数据， 并掉电保持。⑦可自由选择多种通讯接口，适应于各种工业场合或变电站。附图说明图1为TCT型SVC的电原理图； 图2为TCT支路的等效电气原理图。 图3为本技术的结构示意图。 图4为调节器方框图。图5-1、 5-2、 5-3、 5-4、 5-5为调节器电路图。 图6为调节器软件主流程图。以下结合附图和具体实例对本技术作进一步的详细说明。具体实施方式根据申请人的进一步研究，TCT必须具备以下3个特征1. 阻抗电压远高于普通变压器， 一般在80%以上，典型设计值通常为 100%。由于调感支路需要输出一定的感性无功电流， 一般较直观的方法是直 接在变压器后串接电感，而本技术采取的思路是提高变压器的阻抗电 压，当变压器阻抗电压达到100%时，可允许变压器在原边为额定电压、副 边完全短路下长期连续运行，此时变压器对外输出感性无功功率。这种高阻 抗变压器的思路实际上是将变压器与电抗器集成到一起，既能通过变压器降 压使可控硅工作在较低电压下，又能通过变压器高阻抗对外提供大量感性无 功功率，从而由TCT与低压可控硅构成了一个SVC系统必须具备的连续调感 的支路。因此100%阻抗电压的变压器作为可调电抗支路是本技术的最 显著特征，此外由于短路阻抗高，TCT补偿的线性度也好。2. 副边输出电压为1000V 2000V。 TCR (晶闸管控制电抗器)或MCR (磁控电抗器)支路这两种可调电感都需要将可控硅放在高电位上，这给可控硅的触发、保护等应用带来了麻烦，同时成套装置的可靠性也降低。为解决这一问题，通过变压器将电压降到适合可控硅工作的电压，如1000V 2000V，可控硅即可直接应用(无需串联成硅阀)，这样做的好处是使可控硅 元件大量减少(相比于TCR中的硅阀)，系统复杂度降低，可靠性提高。3.变压器的联结组别为D， yn，原边绕组采用D型接法为3次谐波提 供了通道，避免了 TCT的3次谐波漏磁过大造成变压器发热严重，也避免了 TCT产生的3次谐波给电网注入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于晶闸管控制变压器的静止型高压无功补偿装置，其特征在于，该装置包括：　连接在线路上的ＴＣＴ高阻抗变压器，该ＴＣＴ高阻抗变压器的阻抗电压典型值为１００％，副边额定电压在１０００～２０００Ｖ，高低压联结组别为Ｄ，ｙｎ；　ＴＣＴ 高阻抗变压器上连接有可控硅柜，ＴＣＴ高阻抗变压器和可控硅柜组成调感支路，当ＴＣＴ高阻抗变压器阻抗电压典型值为１００％，在ＴＣＴ变压器原边达到额定电压时，副边则短路运行，并可连续长期运行；　至少一路连接在线路上的滤波支路，由滤波电抗与滤 波电容匹配组成，用于根据系统的特征谐波次数以及大小，给系统特征谐波提供一个低阻抗通道，滤波支路在滤除谐波的同时，还提供无功功率；　一控制柜，分别与ＴＣＴ高阻抗变压器、滤波支路和可控硅柜连接，用于对ＴＣＴ高阻抗变压器、滤波支路和可控硅柜 进行控制、监视和保护，同时提供人机界面接口，还具有记录历史运行数据的功能。

【技术特征摘要】
1. 一种基于晶闸管控制变压器的静止型高压无功补偿装置，其特征在于，该装置包括连接在线路上的TCT高阻抗变压器，该TCT高阻抗变压器的阻抗电压典型值为100％，副边额定电压在1000～2000V，高低压联结组别为D，yn；TCT高阻抗变压器上连接有可控硅柜，TCT高阻抗变压器和可控硅柜组成调感支路，当TCT高阻抗变压器阻抗电压典型值为100％，在TCT变压器原边达到额定电压时，副边则短路运行，并可连续长期运行；至少一路连接在线路上的滤波支路，由滤波电抗与滤波电容匹配组成，用于根据系统的特征谐波次数以及大小，给系统特征谐波提供一个低阻抗通道，滤波支路在滤除谐波的同时，还提供无功功率；一控制柜，分别与TCT高阻抗变压器、滤波支路和可控硅柜连接，用于对TCT高阻抗变压器、滤波支路和可控硅柜进行控制、监视...

【专利技术属性】
技术研发人员：金黎，
申请(专利权)人：西安森宝电气工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]