低压无功补偿中晶闸管电子开关模块的特点与应用

1、低压无功补偿中晶闸管电子开关模块的特点与应用无功补偿是电力系统运行的基本要求。为了在电力系统运行中举行无功平衡，必需对各种电力负荷所需的无功功率举行补偿。无功补偿的办法有调相机补偿和器组补偿等，其中最为有效和易于实施的是在逼近负荷点的地方举行就地无功补偿。因为无功补偿挂接在电网上主要是通过自动投入和切除电力来达到补偿效果，因此，控制电容器投切的开关元件性能对囫囵装置的质量和稳定性起着十分关键的作用。目前，国内的无功补偿产品控制器普遍采纳沟通接触器或作为开关元件来控制电容器的通断。1 电容补偿装置的投切开关方式和特点电容式补偿装置的投切开关主要有沟通一般接触器、带预设的专用接触器和晶闸管开关等方

2、式。1.1一般沟通接触器沟通接触器的价格低、通用性强，但在用于电容器投切时会产生很大的浪涌和脉冲过，有时可能导致绝缘击穿或接触器触头烧损，简单造成接触器损坏，从而影响补偿装置的用法。1.2电容投切专用接触器电容投切专用接触器是在一般沟通接触器的主触头上加装了限流阻抗器件，这种改进在电容器投切不频繁时能起到一定作用，但其抑制电容器涌流的效果并不抱负。当较大时，其限流电阻和主触头也常被烧损，特殊是在无功负荷波动大和电容器投切常见的状况下，实际用法寿命往往仅为一年左右。因此，这种专用接触器只适用于符合基本平稳、三相电压基本平衡的抱负工作条件。1.3 晶闸管电子开关模块晶闸管电子开关充分利用了电压过零

3、触发、电流过零切除、开关无触点、响应速度快等晶闸管特性，可使电容上的电压从零迅速升高到额定工作电压。而在断开时，晶闸管上的电流过零切除可实现电容器投入无涌流、切除无过压、投切无电弧的迅速动态补偿功能，故能较好地解决电容器投切时产生的暂态冲击问题。但是，晶闸管在导通状态下存在较大的管压降(1 v左右)，故在工作时，应考虑消耗功率和其产生和散发的大量热量，而这会使运行和维护的成本加大。1.4 接触器与晶闸管控制补偿设备的性能比较利用接触器控制补偿设备与用晶闸管控制办法来补偿设备的性能比较如表1所列。2晶闸管电子开关模块的内部功能晶闸管电子开关模块主要包括反并联晶闸管、过零检测触发模块、抑制过电压的

4、阻容汲取装置和散热装置。2.1过零触发模块因为切除的电容器上普通都有剩余电压，而电容器两端的电压不能突变，因此，当系统电压和电容器残压的差值较大时，触发晶闸管会产生很大的冲击电流，而可能挺直损坏晶闸管。为了实现动态无功补偿装置迅速响应，同时又保证投切无冲击电流，因此需要检测电容器电压和电网电压。惟独当两者大小相等、极性相同时，才干瞬时投入电容。因此需要加装过零触发模块。目前，从晶闸管两端取得过零信号的典型触发是moc3083。moc3083芯片内部有过零触发推断电路，它是为220v电网电压设计的特地芯片，其芯片的双向可控硅耐压为800 v。在4、6两端电压低于12 v时，假如输入触发电流，其内

5、部的双向可控硅导通。图1所示是用在380 v电网的tsc电路上串联两只moc3083的过零触发模块的内部。实际上，在非过零触发时，其电流冲击往往能达到稳定值的3倍以上，而当过零触发时，其电流冲击普通仅为稳定值的1.5倍，而其电容电压冲击仅为稳定值的1.15倍。2.2 抑制过电压阻容汲取装置模块过压庇护普通也可采纳阻容汲取法。对于持续时光较短，能量不大的过电压，普通可在模块两端并联阻容汲取电路，用汲取电容把过电压的电磁能量变成静电能量存贮起来。而用汲取电阻不但可以防止电路振荡，还可限制晶闸管导通时电容放电所产生的开通损耗和didt值。并联在晶闸管开关模块的rc值可参考表2。需要解释的是，阻容汲取

6、电路中的电容应采纳沟通电容器，其输入电压为380 v时，应采纳630 v，输入电压为220 v时，则可采纳500 v的电容耐压。2.3 散热装置晶闸管开关模块在运行过程中，其晶闸管芯片的结温将上升。为了使结温维持在125最高额定值以下，必需用法散热器。而且，散热条件的好坏，也挺直影响模块的平安、稳定和牢靠运行。目前，散热办法有水冷、风冷(强迫和自然风冷)和热管冷却等办法。这里简要介绍风冷散热器的挑选办法。晶闸管开关模块的主电路由二个反并联晶闸管组成。按照模块内单个晶闸管的通态平均电流it(av)、通态峰值电压vrm、模块接触热rthch、以及平均功率(pt(av)=0.85vrmit(av)，

7、即可计算出散热装置的热阻rthca：式中：tc为壳温(即散热板的温度)，ta为环境温度。散热板的最高温度tcmax，可由下式求得：式中：tvj为晶闸管的最高结温(125)，rthjc为结到散热板的热阻。求出散热器热阻rthca后，再选定相应的散热器的型号规格(dxc-450 dxc-616 dxc-573)，实际上，散热器的热阻应比计算的热阻小，即：若一个散热器上装有几个模块，则可将pt(av)=npt(av)代人式(3)，并求出pt(av)，然后再选定散热器。按照可选散热器的热阻值(或散热器的热阻曲线)即可选定合适的散热器长度。在无功补偿实际应用中，可将晶闸管电子开关模块用在tsc低压无功补偿以替代接触器，这样，就可以在开关电压过零时投入补偿电容量，从而避开了冲击电流的产生和眨眼电网电压的波动。图2所示是其工作波形图。3 结束语通过对低压无功补偿装置两种投切开关的分析与比较，可以看出，晶闸管电子无触点开关不但具有过零投切涌流小、无过电压等优点，而且可