低壓無功補(bǔ)償中晶閘管電子開關(guān)模塊的特點(diǎn)與應(yīng)用
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無功補(bǔ)償是電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求。為了在電力系統(tǒng)運(yùn)行中進(jìn)行無功平衡，必須對各種電力負(fù)荷所需的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。無功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ姓{(diào)相機(jī)補(bǔ)償和電容器組補(bǔ)償?shù)?，其中最為有效和易于?shí)施的是在靠近負(fù)荷點(diǎn)的地方進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償。由于無功補(bǔ)償掛接在電網(wǎng)上主要是通過自動(dòng)投入和切除電力電容器來達(dá)到補(bǔ)償效果，因此，控制電容器投切的開關(guān)元件性能對整個(gè)裝置的質(zhì)量和穩(wěn)定性起著非常關(guān)鍵的作用。目前，國內(nèi)的無功補(bǔ)償產(chǎn)品控制器普遍采用交流接觸器或可控硅作為開關(guān)元件來控制電容器的通斷。
1 電容補(bǔ)償裝置的投切開關(guān)方式和特點(diǎn)
電容式補(bǔ)償裝置的投切開關(guān)主要有交流普通接觸器、帶預(yù)設(shè)電阻的專用接觸器和晶閘管電子開關(guān)等方式。
1.1普通交流接觸器
交流接觸器的價(jià)格低、通用性強(qiáng)，但在用于電容器投切時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌和脈沖過電壓，有時(shí)可能導(dǎo)致絕緣擊穿或接觸器觸頭燒損，容易造成接觸器損壞，從而影響補(bǔ)償裝置的使用。
1.2電容投切專用接觸器
電容投切專用接觸器是在普通交流接觸器的主觸頭上加裝了限流阻抗器件，這種改進(jìn)在電容器投切不頻繁時(shí)能起到一定作用，但其抑制電容器涌流的效果并不理想。當(dāng)電流較大時(shí)，其限流電阻和主觸頭也常被燒損，特別是在無功負(fù)荷波動(dòng)大和電容器投切頻繁的情況下，實(shí)際使用壽命往往僅為一年左右。因此，這種專用接觸器只適用于符合基本平穩(wěn)、三相電壓基本平衡的理想工作條件。
1.3 晶閘管電子開關(guān)模塊
晶閘管電子開關(guān)充分利用了電壓過零觸發(fā)、電流過零切除、開關(guān)無觸點(diǎn)、響應(yīng)速度快等晶閘管特性，可使電容上的電壓從零快速上升到額定工作電壓。而在斷開時(shí)，晶閘管上的電流過零切除．可實(shí)現(xiàn)電容器投入無涌流、切除無過壓、投切無電弧的快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功能，故能較好地解決電容器投切時(shí)產(chǎn)生的暫態(tài)沖擊問題。但是，晶閘管在導(dǎo)通狀態(tài)下存在較大的管壓降(1 V左右)，故在工作時(shí)，應(yīng)考慮消耗功率和其產(chǎn)生和散發(fā)的大量熱量，而這會(huì)使運(yùn)行和維護(hù)的成本加大。
1.4 接觸器與晶閘管控制補(bǔ)償設(shè)備的性能比較
利用接觸器控制補(bǔ)償設(shè)備與用晶閘管控制方法來補(bǔ)償設(shè)備的性能比較如表1所列。
2晶閘管電子開關(guān)模塊的內(nèi)部功能
晶閘管電子開關(guān)模塊主要包括反并聯(lián)晶閘管、過零檢測觸發(fā)模塊、抑制過電壓的阻容吸收裝置和散熱裝置。
2.1過零觸發(fā)模塊
由于切除的電容器上一般都有剩余電壓，而電容器兩端的電壓不能突變，因此，當(dāng)系統(tǒng)電壓和電容器殘壓的差值較大時(shí)，觸發(fā)晶閘管會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，而可能直接損壞晶閘管。為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置快速響應(yīng)，同時(shí)又保證投切無沖擊電流，因此需要檢測電容器電壓和電網(wǎng)電壓。只有當(dāng)兩者大小相等、極性相同時(shí)，才能瞬時(shí)投入電容。因此需要加裝過零觸發(fā)模塊。目前，從晶閘管兩端取得過零信號的典型觸發(fā)電路是MOC3083。MOC3083芯片內(nèi)部有過零觸發(fā)判斷電路，它是為220V電網(wǎng)電壓設(shè)計(jì)的專門芯片，其芯片的雙向可控硅耐壓為800 V。在4、6兩端電壓低于12 V時(shí)，如果輸入觸發(fā)電流，其內(nèi)部的雙向可控硅導(dǎo)通。圖1所示是用在380 V電網(wǎng)的TSC電路上串聯(lián)兩只MOC3083的過零觸發(fā)模塊的內(nèi)部電路圖。
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