礦井TCR+FC型SVC控制系統設計

康文光

摘 要：本文介紹了TCR+FC型SVC系統的構成，分別從控制柜、脈沖柜以及閥組單元三個方面對SVC控制系統進行了設計，為礦井供電系統諧波治理提供了良好的借鑒。

關鍵詞：礦井系統，SVC，諧波治理

1 引言

由于煤炭行業機械化的普及和水平的提高，現代煤礦工業機電設備對供電質量的要求越來越高，同時由于近幾年來國家對煤礦企業的生產安全的重視程度已經超出了歷史的高度，供電安全已經成了煤礦安全裝備中的重要技術支撐，煤礦礦井供電系統的諧波分析與治理自然成了煤礦供電安全技術中的熱門研究課題。

2、TCR+FC型SVC控制系統構成

SVC控制系統由控制柜、脈沖柜和功率單元三部分組成，其基本結構框圖如圖1所示。控制柜采集現場的電壓、電流信號，計算處理后發出觸發脈沖，同時監測晶閘管運行狀況。脈沖柜將觸發脈沖轉換為符合要求的脈沖信號，實現觸發。功率單元由晶閘管、阻容吸收、熱管散熱器、脈沖變壓器、BOD板和擊穿檢測板六部分組成，串入電抗器回路，在脈沖信號控制下操縱晶閘管通斷，使電抗器流過預期的補償電流。

3、TCR+FC型SVC控制系統設計

3.1 控制柜

控制柜由數顯表單元、微機監控單元、開關面板、主控單元、采樣單元、輸入輸出單元、整流部分及柜內風機和照明組成。

主控單元是整個SVC控制系統的核心，實現了電網電壓、電流等參數的采樣、運算，最后得出晶閘管觸發角，轉換為光信號后傳送給脈沖柜。同時，主控單元以通訊方式將工控機設定的各種參數傳給主控單元各功能板卡，并把各板卡采集的信息反饋回工控機。

采樣單元由電壓互感器和電流互感器共同組成，電壓互感器主要用于實時采樣網側電壓信號；電流互感器主要用于實時采樣網側電流、TCR電流以及濾波通道電流，再經采樣轉換電路處理后，送至主控單元運行。

輸入/輸出單元為主控單元輸入、輸出的開關信號配備隔離繼電器，同時為主控單元和采樣單元提供直流供電。本單元包括3塊繼電器板和1個繼電器盒。

3.2 脈沖柜

脈沖柜由指示單元、晶閘管監測單元、脈沖形成單元、光電轉換單元、供電單元和低導通試驗單元組成。

脈沖柜接收到控制柜給出的晶閘管觸發光信號后，驅動脈沖觸發光電轉換板，將光信號轉換成電信號送給脈沖形成單元，在此形成六路強觸發脈沖后經由阻抗匹配板送閥組柜分別觸發六路晶閘管。與此同時，脈沖觸發信號送脈沖檢測板，再變換為光信號后反饋給控制柜，供其檢測觸發脈沖是否正常。

指示單元指示脈沖柜工作狀態，面板上有紅色和綠色兩個光示牌：其中綠色為脈沖柜供電指示，當脈沖柜上電后，綠色光示牌點亮；紅色為脈沖指示，當脈沖形成單元正常工作發出觸發脈沖時，紅色光示牌點亮。晶閘管監測單元監測閥組晶閘管的運行狀態，比較觸發脈沖信號與反饋脈沖信號，判斷當前擊穿的晶閘管數目，若已擊穿數目大于等于設定值則報擊穿故障，同時迅速跳闡將TCR切離用戶母線，保護閥組安全；若當前擊穿數目大于0但小于設定值，則報擊穿故障但不跳閘，等待用戶維修時更換損壞的器件。其中，晶閘管擊穿數目和詳細器件編號以通訊的方式傳送到控制柜主控單元，供進一步分析和處理。

3.3 閥組單元

根據不同的電壓等級，選用不同數量的可控硅反并聯在不同數量的幾個閥組柜中。AB、BC、CA三相閥組柜外的脈沖盒中分別穿過六根脈沖電纜。當觸發脈沖到來時，脈沖盒的次級感應出一個脈沖，觸發可控硅控制極。閥組柜中主要包含熱管散熱器、脈沖盒、RCJ單元、BOD模塊、可控硅和擊穿檢測模塊。

晶閘管一個重要的參數是斷態電壓臨界上升率du/dt，用于表明晶閘管在額定結溫和門極斷路條件下，使晶閘管從斷態轉入通態的最低電壓上升率。若電壓上升率過大，超過了晶閘管的上升率，則會在無門極信號的情況下開通，即使此時加于晶閘管的正向電壓低于其陽極峰值電壓，也可能發生這種情況，因為晶閘管可以看作是由三個PN結組成。

為了限制電路電壓上升率過大，確保晶閘管安全運行，常在晶閘管兩端并聯RC阻容吸收網絡，利用電容兩端電壓不能突變的特性來限制電壓的上升率。因為電路總是存在電感的，所以與電容C串聯電阻R可以起到阻尼作用，它可以防止R、L、C電路在過渡過程中，因為振蕩在電容兩端出現過電壓損壞晶閘管，同時避免電容器通過晶閘管放電電流過大，造成過電流而損壞晶閘管。另外RCJ單元還有取能作用，為擊穿檢測模塊提供工作電壓。

BOD緊急觸發回路的作用是截斷由任何原因造成的可控硅正向過電壓，并且再發出一個觸發信號使沒有被觸發的可控硅可以實現二次觸發。因此可以作為后備保護觸發。

4 總結

本文介紹了TCR+FC型SVC系統的構成，分別從控制柜、脈沖柜以及閥組單元三個方面對SVC控制系統進行了設計，為解決煤礦諧波治理問題提供了良好的借鑒。

參考文獻：

[1] 程浩忠，艾芋，張志剛，朱子述編著.電能質量[M].北京：清華大學出版社，2006.9.

[2] 王兆安，楊君，劉進軍，王躍.諧波抑制和無功功率補償[M].北京：機械工業出版社，2005.10.

[3] 陸安定.功率因數與無功補償[M].上海：上海科學普及出版社，2004.

[4] 董云龍，吳杰，王念春，張穎.無功補償技術綜述[J].節能.2003年第9期.

[5] 朱金奇. TCR+FC靜止型無功補償裝置（SVC）原理與應用，電氣工程與應用，2006（3）：40-42.

[6] 劉曉宇，陳建業.靜止無功補償器對電弧爐閃變補償效果的計算機仿真研究[J].電網技術，2006.8，第30卷增刊.