MCR型SVC高壓動態(tài)補償裝置應用舉例

MCR型SVC高壓動態(tài)補償裝置應用舉例1、電弧爐電弧爐作為非線性及無規(guī)律負荷接入電網(wǎng)將會對電網(wǎng)產(chǎn)生一系列不良影響，其中主要問題是：導致電網(wǎng)嚴重三相不平衡，產(chǎn)生負序電流產(chǎn)生高次諧波，其中普遍存在如2、4偶次諧波與3、5、7次等奇次諧波共存的狀況，使電壓畸變更為復雜化存在嚴重的電壓閃變，功率因數(shù)低。徹底解決上述問題的唯一方法是用戶必須安裝具有快速響應速度的動態(tài)無功補償器(SVC)。三伊公司生產(chǎn)的SVC系統(tǒng)響應時間小于10ms，完全可以滿足嚴格的技術要求，向電弧爐快速提供無功電流并且穩(wěn)定母線電網(wǎng)電壓，增加冶金有功功率的輸出，提高生產(chǎn)效率，并且最大限度的降低閃變的影響，SVC具有的分相補償功能可以消除電弧爐造成的三相不平衡，濾波裝置可以消除有害的高次諧波并通過向系統(tǒng)提供容性無功來提高功率因數(shù)。2、軋機及其他大型電機對稱負載引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動，嚴重時使電氣設備不能正常工作，降低了生產(chǎn)效率使功率因數(shù)降低負載的傳動裝置中會產(chǎn)生有害高次諧波，主要是以5、7、11、13次為代表的奇次諧波及旁頻，會使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生嚴重畸變安裝SVC系統(tǒng)可以完美的解決上述問題，保持母線電壓平穩(wěn)，無諧波干擾，功率因數(shù)接近1。3、城市二級變電站(66kv/10kv)在區(qū)域電網(wǎng)中一般采用分級投切電容器組的方式來補償系統(tǒng)無功，改善功率因數(shù)，這種方式只能向系統(tǒng)提供容性無功，并且不能隨負載變化而實現(xiàn)快速精確調節(jié)，在保證母線功率因數(shù)的同時，容易造成向系統(tǒng)倒送無功，抬高母線電壓，危害用電設備及增強電壓控制及穩(wěn)定性阻尼功率震蕩5、電力機車供電電力機車運輸方式在保護環(huán)境的同時也對電網(wǎng)造成了嚴重的“污

染”，因電力機車為單相供電，這種單相負荷就造成了供電網(wǎng)的嚴】

三相不平衡及低的功率因數(shù)目前世界各國解決這一問題的唯一途徑

就是在鐵路沿線適當位置安裝SVC系統(tǒng)通過SVC的分相快速補償功

能來平衡三相電網(wǎng)，并通過濾波裝置來提高功率因數(shù)。6、煤礦井口的大型提升機。7、港口的吊車等。品牌：環(huán)華型號：HH-基本參數(shù)*容量：0-30KVAR*電壓：6-110KV高壓動態(tài)無功補償及濾波裝置(TCR型SCV)SVC=FC+TCRTCR:ThyristorControlledReactor晶閘管控制電抗器SCV:StaticVarCompensator靜止型動態(tài)無功補償裝置高壓動態(tài)無功補償及濾波裝置主要設備構成1.全數(shù)字控制柜2.晶閘管閥組3.主電抗器4.純水冷卻系統(tǒng)SVC高壓動態(tài)無功補償及濾波裝置簡介*基于DSP的全數(shù)字控制系統(tǒng)，具有運算速度快、處理數(shù)據(jù)量大，實現(xiàn)實時控制量計算。*采用柜式結構，實現(xiàn)外來干擾屏蔽，抗干擾能力優(yōu)越。*控制整個系統(tǒng)的運行。*采用臥式結構，晶閘管疊裝壓接式，純水冷卻、內取能、內阻尼、空氣絕緣、BOD保護。*晶閘管選用ABB優(yōu)質產(chǎn)品，電氣性能良好，串聯(lián)使用控制電抗器的投入與切除。*主電抗器，通過晶閘管閥組連接到SVC系統(tǒng)中，成為SVC最重要的部分。*電抗器為空心、干式、銅線或鋁線環(huán)氧固化型，線形度高、噪音小、動熱穩(wěn)定性好，絕緣強度高，散熱好。*通過晶閘管的相位控制達到動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?主要設備采用國外著名公司進口元件，主循環(huán)泵、等離子交換機、精密過濾器等核心機構采用不銹鋼316L材質。*PLC程序控制，保護、報警功能完備。*無腐蝕，無污染，符合環(huán)保要求。TCR型SVC技術特點1.動態(tài)相應時間快，實現(xiàn)平滑調節(jié)。采用基于DSP的全數(shù)字化控制，動態(tài)相應時間小于10ms.2.運行可靠，保護措施齊全，維護量小。系統(tǒng)信息傳遞采用光纜傳遞，光電方式轉換，抗干擾能力好。3.控制靈活，調節(jié)方式多樣?？砂礋o功電壓或無功功率投切，可手動/自動轉換，分相投切。4.采用封閉純水冷卻系統(tǒng)，冷卻效率高，運行可靠。5.可以實現(xiàn)電能質量根本優(yōu)化。裝置投運后功率因數(shù)可達0.95以上，消除電壓波動及閃變，三相平衡符合國際標準。晶閘管又叫可控硅。自從20世紀50年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導晶閘管、可關斷晶閘管、快速晶閘管，等等。今天大家使用的是單向晶閘管，也就是人們常說的普通晶閘管，它是由四層半導體材料組成的，有三個PN結，對外有三個電極：第一層P型半導體引出的電極叫陽極A，第三層P型半導體引出的電極叫控制極G，第四層N型半導體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號可以看到，它和二極管一樣是一種單方向導電的器件，關鍵是多了一個控制極G,這就使它具有與二極管完全不同的工作特性.可控硅是P1N1P2N2四層三端結構元件，共有三個PN結，分析原理時，可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成當陽極A加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態(tài)。此時，如果從控制極G輸入一個正向觸發(fā)信號，BG2便有基流ib2流過，經(jīng)BG2放大，其集電極電流ic2邛2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic2。此時，電流ic2再經(jīng)BG1放大，于是BG1的集電極電流ic1=p1ib1=p1p2ib20這個電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結果，兩個管子的電流劇增，可控硅使飽和導通。由于BG1和BG2所構成的正反饋作用，所以一旦可控硅導通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號只起觸發(fā)作用，沒有關斷功能，所以這種可控硅是不可關斷的。由于可控硅只有導通和關斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開關特性，這種特性需要一定的條件才能轉化1晶閘管(SCR)晶體閘流管簡稱晶閘管，也稱為可控硅整流元件(SCR),是由三個PN結構成的一種大功率半導體器件。在性能上，晶閘管不僅具有單向導電性,而且還具有比硅整流元件更為可貴的可控性，它只有導通和關斷兩種狀態(tài)。晶閘管的優(yōu)點很多,例如:以小功率控制大功率，功率放大倍數(shù)高達幾十萬倍;反應極快，在微秒級內開通、關斷;無觸點運行，無火花、無噪聲;效率高，成本低等。因此,特別是在大功率UPS供電系統(tǒng)中，晶閘管在整流電路、靜態(tài)旁路開關、無觸點輸出開關等電路中得到廣泛的應用。晶閘管的弱點:靜態(tài)及動態(tài)的過載能力較差，容易受干擾而誤導通。晶閘管從外形上分類主要有:螺栓形、平板形和平底形。2普通晶閘管的結構和工作原理晶閘管是PNPN四層三端器件，共有三個PN結。分析原理時，可以把它看作是由一個PNP管和一個NPN管所組成，其等效圖解如圖1(a)所示，圖1(b)為晶閘管的電路符號。圖1晶閘管等效圖解圖2.1晶閘管的工作過程晶閘管是四層三端器件，它有J1、J2、J3三個PN結，可以把它中間的NP分成兩部分，構成一個PNP型三極管和一個NPN型三極管的復合管。當晶閘管承受正向陽極電壓時，為使晶閘管導通，必須使承受反向電壓的PN結J2失去阻擋作用。每個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流。因此是兩個互相復合的晶體管電路,當有足夠的門極電流Ig流入時，就會形成強烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導通。設PNP管和NPN管的集電極電流分別為IC1和IC2,發(fā)射極電流相應為Ia和Ik,電流放大系數(shù)相應為a1=IC1/Ia和a2=IC2/Ik,設流過J2結的反相漏電流為ICO,晶閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和：Ia=IC1+IC2+ICO=a1Ia+a2Ik+ICO(1)若門極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為:Ik=Ia+Ig。因此，可以得出晶閘管陽極電流為：】一匚+山見(2)七1一(口1+0)(2)硅PNP管和硅NPN管相應的電流放大系數(shù)al和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化。當晶閘管承受正向陽極電壓,而門極未接受電壓的情況下，式(1)中Ig=0,(a1+a2)很小,故晶閘管的陽極電流IaECO,晶閘管處于正向阻斷狀態(tài);當晶閘管在正向門極電壓下,從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結，從而提高放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的集電極電流IC2流過PNP管的發(fā)射結，并提高了PNP管的電流放大系數(shù)a1,產(chǎn)生更大的集電極電流IC1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結，這樣強烈的正反饋過程迅速進行。當a1和a2隨發(fā)射極電流增加而使得(a1+a2戶1時，式(1)中的分母1-(a1+a2戶0,因此提高了晶閘管的陽極電流Ia。這時，流過晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定,晶閘管已處于正向導通狀態(tài)。晶閘管導通后，式(1)中1-(a1+a2戶0,即使此時門極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來的陽極電流Ia而繼續(xù)導通,門極已失去作用。在晶閘管導通后,如果不斷地減小電源電壓或增大回路電阻，使陽極電流Ia減小到維持電流IH以下時，由于a1和a2迅速下降，晶閘管恢復到阻斷狀態(tài)。2.2晶閘管的工作條件由于晶閘管只有導通和關斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開關特性,這種特性需要定的條件才能轉化，此條件見表1。表1晶閘管導通和關斷條件衰1島帽忡盅牌I美斷條件狀態(tài)ftm隊美斷卻導通⑴用程電枚花于舶槌庖值:②校制鼓哲足域的正向電壓和電毫明者缺-不可堆持學通西神耕-不訶r電位能于刖槌電也(2>RIh電M小于惜持電流任--條件即町晶閘管承受反向陽極電壓時，無論門極承受何種電壓,晶閘管都處于關斷狀態(tài)。晶閘管承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導通。晶閘管在導通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，無論門極電壓如何，晶閘管保持導通，即晶閘管導通后，門極失去作用。晶閘管在導通情況下，當主回路電壓(或電流)減小到接近于零時，晶閘管關斷。3晶閘管的伏安特性和主要參數(shù)3.1晶閘管的伏安特性晶閘管陽極A與陰極K之間的電壓與晶閘管陽極電流之間關系稱為晶閘管伏安特性，如圖2所所示。正向特性位于第一象限，反向特性位于第三象限。圖2晶閘管伏安特性參數(shù)示意圖⑴反向特性當門極G開路,陽極加上反向電壓時（見圖3）,J2結正偏，但J1、J2結反偏。此時只能流過很小的反向飽和電流,當電壓進一步提高到J1結的雪崩擊穿電壓后，同時J3結也擊穿,電流迅速增加，如圖2的特性曲線OR段開始彎曲,彎曲處的電壓URO稱為“反向轉折電壓”。此后，晶閘管會發(fā)生永久性反向擊穿。圖3陽極加反向電壓圖4陽極加正向電壓（2）正向特性當門極G開路，陽極A加上正向電壓時（見圖4）,J1、J3結正偏，但J2結反偏，這與普通PN結的反向特性相似,也只能流過很小電流，這叫正向阻斷狀態(tài)，當電壓增加,如圖2的特性曲線OA段開始彎曲,彎曲處的電壓UBO稱為“正向轉折電壓”。由于電壓升高到J2結的雪崩擊穿電壓后,J2結發(fā)生雪崩倍增效應，在結區(qū)產(chǎn)生大量的電子和空穴，電子進入N1區(qū)，空穴進入P2區(qū)。進入N1區(qū)的電子與由P1區(qū)通過J1結注入N1區(qū)的空穴復合。同樣，進入P2區(qū)的空穴與由N2區(qū)通過J3結注入P2區(qū)的電子復合，雪崩擊穿后，進入N1區(qū)的電子與進入P2區(qū)的空穴各自不能全部復合掉。這樣，在N1區(qū)就有電子積累，在P2區(qū)就有空穴積累，結果使P2區(qū)的電位升高，N1區(qū)的電位下降，J2結變成正偏，只要電流稍有增加，電壓便迅速下降，出現(xiàn)所謂負阻特性，見圖2中的虛線AB段。這時J1、J2、J3三個結均處于正偏，晶閘管便進入正向導電狀態(tài)一通態(tài)，此時，它的特性與普通的PN結正向特性相似，如圖2的BC段。（3）觸發(fā)導通在門極G上加入正向電壓時（如圖5所示）,因J3正偏尸2區(qū)的空穴進入N2區(qū),N2區(qū)的電子進入P2區(qū),形成觸發(fā)電流IGT。在晶閘管的內部正反饋作用（如圖2）的基礎上，加上IGT的作用，使晶閘管提前導通，導致圖2中的伏安特性OA段左移,IGT