TSC高压动态无功功率补偿装置

1、TSC高压动态无功功率补偿装置TK 牌高压 TSC 是一种动态跟踪的新型电容补偿装置,产品采用全数字智能控制系统,国外进口的高电压、大功率晶闸管串连组成高压交流无触点开关，实现电容器组的快速投切，响应时间小于 20ms。产品借鉴国外先进技术，解决了传统补偿装置控制开关易受冲击、使用寿命短、相应速度慢等缺点，设备运行安全可靠，效果好，各项性能指标达到国内先进水平。高压 TSC 动态无功功率补偿装置广泛应用于高压交直流输变电系统和冶金、煤炭、港口门机、电气化铁路、重型机械制造等工业、交通冲击性负荷配电网中。其主要作用就是对冲击性负荷、时变负荷能够实时监测、动态补偿，实现功率因数补偿至0.9以上，

2、稳定系统电压，减少供电系统的网络损耗，提高电能质量等显著特点，可以给用户带来巨大的经济效益和社会效益。高压 TSC 的应用领域随着现代电力电子设备和非线性负荷的大量应用,使电网供电质量受到严重影响,尤其是各种电力电子开关器件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源,对电网的稳定造成一系列不良影响: 功率因数低，增加电网损耗，加大生产成本，降低生产效率； 产生的无功冲击引起电网电压降低，电压波动及闪变，严重时导致传动装置及保护装置无法正常工作甚至停产； 导致电网三相不平衡，产生负序电流使电机转子发生振动。 电容器组谐振及谐波电流放大，使电容过负荷或过电压，甚至烧毁； 增加变压器损耗，引起变压器

3、发热； 导致电力设备发热，电机力矩不稳甚至损坏； 加速电力设备绝缘老化，易击穿；针对以上电网污染，应用我公司生产的高压TSC 动态无功功率补偿装置实现了电容投切无过渡、无涌流抑制高次谐波，稳定系统电压。高压TSC 装置应用领域如下：1 、远距离电力输送电力系统目前正在趋向于大功率电网,长距离输电,高能量消耗,迫使输配电系统不得不更加有效。高压 TSC 可以明显提高电力系统输配电性能,即在不同的电网条件下,为保持一个平衡的电压时,可以在电网的一处和多处适当的位置安装高压TSC, 以达到以下的目的： 稳定系统电压 减少传输损耗增加电网输电能力，使现有电网发挥最大效率提高瞬变稳态极限2、轧机轧机的无

4、功冲击负荷会对电网造成以下影响： 使功率因数下降 引起电压波动及电压降，严重时使电气设备不能正常工作，降低生产效率 负载的传动装置中会产生有害高次谐波，主要以5、 7、 11、 13 次为代表的奇次谐波及旁频,会使电网电压严重畸变高压 TSC 阀组和高压FC 滤波器或抑制谐波型电容装置两者相互结合，可以减少钢厂轧机等负荷对供电系统的电压波动，滤除或抑制轧机产生的谐波，提高系统的功率因数。3、提升机 提升机在工作中会对电网产生如下影响： 引起电网电压波动及电压降 使功率因数较低 增加了设备及输电线路的损耗高压 TSC 装置可以减少提升机对供电系统的电压波动，提高系统的功率因数。4、城市二级变电站

5、在区域电网中，采用高压TBB 固定无功补偿和高压TSC 动态无功补偿方式来补偿系统无功，高压TBB 固定无功补偿用来补偿较稳定的感性负载，高压TSC 动态无功补偿用来补偿波动性较大的感性负载。两种方式组合投切，既能保证补偿精度，又可实现动态跟踪补偿；而且降低了设备造价。5、电气化铁路的供电系统电力机车运输方式在保护环境的同时也对电网造成了严重 “污染” ，电力机车单相供电造成了供电网的三相严重不平衡及功率因数低，并产生负序电流。高压TSC可以改善三相不平衡，提高系统的功率因数。高压 TSC 组成及技术特点高压 TSC 动态无功功率补偿装置由光纤触发控制系统、阀控系统、脉冲变压器、电抗器、电容器

6、、保护元件等单元组合而成。控制系统由微机实时检测电能质量、实现智能投入、切除电容器组调节系统功率因数的目的。当控制器检测实时功率因数，自动判断出需投入的电容器组数，控制器对指定的晶闸管阀输出控制信号、使之导通将电容器组投入运行；当负载无功功率低于整定值时，控制器对对应的晶闸管阀停止发送触发信号，晶闸管阀导通截止，电容器组退出运行。以上工作状态完全自动进行，确保投切电容器无冲击、无涌流、无过渡过程。1、晶闸管阀组结构高压热管散热结构10kV 和 6KV 高压晶闸管阀组采用单相卧式，三相叠加立式结构，结构紧凑，占地面积小。10KV 和 6KV的高压晶闸管阀组串联一定数量的晶闸管；其它附件还有散热器

7、、均压/阻尼电容器和电阻器、高电位触发板和支撑架等。(a) 晶闸管选用ABB 原装进口6500V 元件， 光元件选用美国原装进口元件，有利晶闸管阀长期可靠运行。(b) 单相 10kV 晶闸管阀组单臂半波共串联10 个 6500V 晶闸管元件。单相6kV 晶闸管阀组单臂半波共串联6 个 6500V 晶闸管元件。说明元件电压使用裕度足够大。(c) 热管散热器采用乌克兰技术生产，散热效率高(是银的1000倍左右)，结构紧凑、噪音小、提高了设备的安全性和稳定性。(d) 高电位板采用ABB 转让技术，集触发脉冲整形与硅元件状态检测功能于一体；电路板所有功能全部采用无源电路，电路板无需外供电源，极大提高了

8、电路板工作的可靠性。(e)均压电容器采用自愈式金属化膜电容器，金属化膜采用进口的边缘加厚的锌铝复合金属化膜做主材，产品具有优良的自愈性能，电容量损失小，抗浪涌能力强。阻尼电阻器采用专为电力机车整流装置配用的大功率绕线电阻器，散热效率 高，抗浪涌能力强，性能稳定。(f) 阀室内配备大功率空调，可以将热管散出的热量迅速排除室外，保持室温恒定，有利于晶闸管阀的长期运行。2、控制柜结构高压 TSC 控制柜由无功调节控制器、硅元件状态监视器、专用大容量备用电源装置(UPS)及相应的指示仪器仪表、按钮等组成。无功调节控制器采用 DSP+MPU 双处理器架构，其中，DSP 采用国外进口高速浮点信号处理器，M

9、PU 采用工业级嵌入式处理器；光端收发器由光发射板、光接收板、缓冲器板和电平分配板组成。a) 无功调节控制器是TSC 系统实现动态无功控制策略和晶闸管阀运行监控的神经中枢，实现下述功能：原始输入信号调理手动/自动转换 AD 数据采集转换无功补偿和负序补偿计算调节线性化投切指令产生晶闸管阀事故报警处理远传 TSC 晶闸管阀信息和执行工作站命令b) 硅元件状态监视器实时监视高压TSC 晶闸管阀组阀体各硅元件状态，液晶显示。画面简洁、直观，根据监视结果，发出告警或故障信号。便于值班人员及时判断处理。3、可控硅触发电路系统晶闸管阀串在中压电网中工作,当触发瞬间或晶闸管阀串在正常导通时,每只管子的压降极

10、低，约为2V,触发电流为几百毫安。当晶闸管阀串停止工作时, 电容器通过二极管串充电,充电电压大约等于电网线电压的峰值,晶闸管阀串要承受电网的交流电压和电容器的直流电压之和,所以选择二极管和晶闸管阀串的耐电压值至少要高于电网额定线电压的六倍。在这种情况下,控制回路与主回路的绝缘问题尤为重要。触发回路发出触发命令传到中压晶闸管阀串工作。只有做到触发回路与主回路的绝缘,才能保证系统的安全。可控硅触发电路主要由光电转换装置、脉冲变压器组成。a）触发器的同步信号取自电网电压，经同步变压器降压驱动光耦后作为同步信号，触发器接到触发命令后,产生180°或120 °宽脉冲的触发命令，再通过

11、光纤传递给脉冲功放产生脉冲列信号，经过磁隔离变压器隔离，触发晶闸管。b）磁隔脉冲变压器磁隔离变压器提供同一组晶闸管阀串相同的触发脉冲信号,即触发脉冲信号同时开始、同时停止,以保证阀串同时导通。并且磁隔离变压器起到低压控制回路与中压主回路绝缘、隔离的作用。专门用于多个晶闸管串联系统的特种脉冲变压器,可满足3 12 个晶闸管串联同时触发的需要。其结构和工艺上保证了多绕组输出脉冲的上升沿时间误差小于0.2 s,脉冲上升沿陡度可达2A/ s,适合触发电流容量在504000A范围内的晶闸管，良好的性能，保证了触发系统的安全性,可靠性和稳定性。4、电容器和电抗器单相并联电容器可以要据供电系统和现场负荷的情

12、况选择不同型号的电容器；单相串联电抗器可以根据供电系统和现场负荷的情况选择不同电抗率的电抗器，电抗器也可以根据现场的负荷和用户的要求选择干式铁芯、干式空芯电抗器。5、技术特点：时跟踪负荷变化，动态补偿无功功率，提高系统功率因数；采用光纤触发技术，实现一次系统与二次系统的电气隔离，解决干扰问题，做到了高可靠性和控制性；采用进口晶闸管控制投切电容器组，真正实现电容器组过零投切，无浪涌电流，提高了设备的使用寿命；电容器组投切过程中无浪涌电流、无操作过电压，无电弧重燃现象； 动态抑制系统谐波, 改善电压畸变率, 主回路设计充分考虑电容器组对谐波电流的放大问题, 保证设备安全运行 , 可靠工作； 控制器

13、实现全数字化, 液晶显示, 具有联网通讯功能； 控制器具有高可靠性，而且操作简单，与系统连接时，不需要考虑交流系统相序，补偿器保护措施齐全； 闸管阀体电路参数精心设计, 发热量小, 设备结构紧凑, 占地面积小； 控制柜与晶闸管阀体之间信息传递全部采用高压光纤实现, 无任何电气联系，彻底解决了控制低压侧和高压侧的电气绝缘问题； 专用的晶闸管阀监控单元能够实时监测晶闸管阀体中每只晶闸管的运行状态，液晶显示，画面直观、简洁。 采用独特的自取能供电和高精密直流电源为晶闸管阀体高压控制电路供电，电源输出容量大、可靠性高且电能质量稳定； 设备自身无谐波电流产生、无投切过渡过程； 适用于无功负荷冲击频繁波动

14、的场合； 改善电压质量，稳定系统电压，抑制电压闪变； 降低网损，高效节能，提高电气设备6、技术参数： 系统电压等级：10kV 及以下电压等级 系统频率：50Hz 系统响应时间：<20ms 控制电源：220V 电容器接线：三角型 电容器分组：300、600、900、1200、1800、2400KVAR等TK-XHG肖弧消谐柜TK-XHG 型微机消弧消谐柜是山东泰开电力电子有限公司自主研发的产品，适用于635KV中性点非有效接地电力系统，对系统运行中的各类过电压加以限制，有效地提高该类电网的运行安全性及供电可靠性。装置采用德国进口的元器件进行控制和人机操作，采用了远程集中控制设计，便于远程监

15、控。本保护是在系统发生单相间歇性接地时， 将故障相快速接地即转为金属性接地，以避免非故障相因故障相的弧光造成过电压，即非故障相的电压不大于，3U?,消除故障相的间歇性弧光。在设定时间内如果故障相产生间歇性弧光发生源消失， 本装置自动退出，系统恢复正常运行状态；否则再次金属性接地，接地次数由用户设定，另外还可根据用户的需要配备内置选线的功能，实现一机多能。一、 产品的结构及特点装置由：消弧消谐控制器、单极真空接触器、电压互感器、隔离开关、限流熔断器、电流互感器、过电压保护器、熔断器组成。系统一次系统图为：1 、 控制器控制器 由硬件和软件两大部分组成。硬件部分由可编程序控制器（PLC）、RS23

16、2/485通讯电缆、触摸屏、传感器和互感器等主要部分组成；软件部分主要由根据用户要求编写的、可擦除的 PLC 程序组成。显示界面采用配套软件完成系统运行的可视化。 电量参数的采集由相应电流互感器、电压互感器和电量传感器完成。 触摸屏作为人机对话界面，显示系统运行状态、系统运行参数和故障报警信息，通过触摸屏可以完成系统参数、报警参数设定功能，可随时记录系统故障信息、便于查询故障和方便设备维护功能。机箱安装于柜体仪表室内，采用挂装的方式，既节省了空间，又方便安装和检修。可编程序控制器（Programmable controller）简称PLC,本设备中应用的PLC 控制器是西门子公司生产的SIMA

17、TIC S7-200系列可编程序控制器，由于硬件模块化设计，增强了抗干扰能力，更适合工程控制。还有，采用模块化设计，便于适应不同的工程需要，系统扩展非常方便。另外， 控制器所用的PLC 是自动控制技术、计算机技术与通讯技术三者有机结合的高科技产品。它作为用于工程控制的专用计算机，有诸多特点，特点如下：（1） 性高，抗干扰能力强；在PLC 设计中，在硬件上对元器件进行严格的筛选和老化，采用电源多级滤波和稳压措施、电磁屏蔽、输入输出滤波、光电隔离及通道间绝缘、输入电源和输出电源均可相互独立，还设置了联锁、检测与诊断电路；在结构上采用密封防尘抗震的内部内部结构、外部封装；在软件上采用循环扫描的工作方

18、式、程序语法检查、故障检测与诊断出错后报警、保护数据、封锁输出及自动恢复等措施。所有的特殊设计使PLC 的平均无故障间隔时间达10万小时。（2） 接口模块功能强、品种多。（3） 适应性强，使用面广。即可现场控制，又可远方控制。（4） 编程简单、直观。（5） 体积小、重量轻，功耗低。2 、电压互感器为系统中的保护及计量设备提供电压信号，为装置提供被保护的二次电压和辅助二次电压信号。3 交流快速真空接触器在接到控制器的动作命令后的10ms之内完成合闸动作，使弧光接地4 高压隔离开关用来控制装置的投运和退出，在装置需要检修或调试时，与系统隔离并形成明显的断口。5 过电压保护器TBP有效的吸收各种过电

19、压。6 高压限流熔断器组件FUR当由于装置内部故障或其他原因引起的装置误判断时，可在1-2ms 之内快速实现截流，并将装置退出。三、 装置功能1、本装置提供如下保护及有关功能：1 1 消弧保护本保护是在系统发生单相间歇性接地时，将故障相快速接地即转为金属性接地，以避免非故障相因故障相的弧光造成过电压，消除故障相的间歇性弧光。在设定时间内如果故障相产生间歇性弧光发生源消失，本装置自动退出，系统恢复正常运行状态；否则再次金属性接。1. 2 FU动作指示 本功能是用于指示因装置内部故障或接线错误等原因导致装置误判断，FU快速动作将装置退出，避免故 障扩大。1.3 PT断线指示 本功能采用三相电压及零

20、序电压的冗余作 PT二次断线判断，并通过触摸屏显示告警信息，通知用户进行 故障排除。1. 4容性电流监视在装置动作时，通过接地电流互感器采集容性电流，通过 触摸屏显示系统的容性电流。1. 5过电压保护功能 当系统发生短暂的雷击和操作过电压 时，均有系统的过电压保护器限制和吸收。1.6可靠性 装置的性能不受电网对地电容电流和接地点的影 响，动作可靠效果显著，且不影响电网的扩大和改变，允许 200A的电容电流连续通过2个小时。1. 7实用性装置的设备简单，体积小，安装调试方便，既适 用于变电站，同样适用于发电厂的高压厂矿用电系统； 相对于 消弧线圈系统而言，工作更可靠，自动化程度更高。XHG 产品与传统消弧消谐方式的比较序号XHG 品消弧线圈消弧电阻1造价低、投资少、免维护造价高、投资大、造价中等、需要定期维护维护繁琐容易导致停电事故2体积小不影响电网升级体积大不利于电网升级容易导致停电事故3一体化结构、故障率低部件多，故障率身需要定期检测4各种功能齐全，自动化程度高功能有限，自动化程度低功能有限，自动化程度低5可取代PT柜需另加PT柜需另加PT柜6彻底消除各种弧光消弧效果差弧光类型分辨不清，容易造成误动作