TCSC晶闸管控制串联电容器补偿技术
利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿
利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿无功补偿是为了改善电力系统的功率因数而进行的一种措施。
而利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿，是一种常见的方式。
本文将从晶闸管的工作原理、电容器的作用、无功补偿的意义等方面详细介绍利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿的方法和原理。
首先，我们来了解一下单相晶闸管的工作原理。
晶闸管是一种控制型的半导体器件，其具有单向导电性和双向控制性。
晶闸管有三个电极：阳极（Anode）、阴极（Cathode）和控制极（Gate）。
当阳极电压大于一定的阀值电压时，控制极的电压加大，通过二极管型场效应晶体管的放大，从而控制晶闸管导通或截止。
其次，电容器在电力系统中有很多作用，其中之一就是进行无功补偿。
电容器可以存储和释放电能，具有快速响应的特性。
当电力系统中存在感性负载时，容易产生感性无功功率，导致功率因数降低。
而电容器具有负载电流超前于负载电压的特点，可以提供感性无功功率，从而达到补偿功率因数的效果。
然后，我们来了解一下无功补偿的意义。
功率因数是电力系统中衡量有功功率和视在功率之间关系的参数。
当功率因数低于1时，电网中会产生大量的感性无功功率，不仅浪费了电力资源，还会降低电力系统的稳定性和供电质量。
因此，进行无功补偿可以提高功率因数，减少电网中的无功功率，提高电力系统的效率和稳定性。
接下来，我们来详细说明利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿的方法和原理。
当电网中存在感性负载时，我们可以通过投切电容器的方式进行无功补偿。
具体步骤如下：1.测量电网的功率因数。
使用功率因数测量仪测量电网的功率因数，得到实际的功率因数值。
2.计算所需补偿容量。
根据实际功率因数和目标功率因数之间的差值，计算出所需的补偿容量。
3.选择合适的电容器。
根据所需补偿容量和电压等级，选择合适的电容器进行无功补偿。
4.控制晶闸管的导通和截止。
通过改变晶闸管的工作方式，实现电容器的导通和截止，从而实现无功补偿。
5.监测补偿效果。
晶闸管投切电容器(TSC)
原理
晶闸管投切电容器是接触器投切电容器的升级。其补偿原 理和并联电容器补偿的原理是一样的，只是把电容器分成 多组，根据负荷的实际大小确定投入补偿电容器组的数量
并补电容器(单相)
晶闸管投切电容器(单相)
晶闸管投切电容器补偿原理图
单相单组的电容器接法
其补偿原理和并联电容器补偿的原理是一样的只是把电容器分成多组根据负荷的实际大小确定投入补偿电容器组的数量并补电容器单相晶闸管投切电容器单相单相单组的电容器接法单相单组的电容器接法单相多组的电容器接法单相多组的电容器接法tsctsc的补偿曲线图的补偿曲线图晶闸管投切电容器补偿原理图晶闸管投切电容器补偿原理图晶闸管投切电容器的优缺点晶闸管投切电容器的优缺点损耗低优点不能使用在无功变化剧烈变化速度快的场合不具备抑制电压波动和治理电压闪变的功能缺点
单相多组的电容器接法
TSC的补缺点 1 不能连续调节无功 1 2 可频繁操作 损耗低 2 不能滤除谐波 3 不能使用在无功变化剧 烈，变化速度快的场合 4 不具备抑制电压波动和 治理电压闪变的功能
TCSC与SVC在SSR中应用及经济性比较
TCSC与SVC在电力系统SSR中应用及经济性比较XXX（XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX）摘要：针对电力系统远距离、大容量输电中的串联补偿技术容易引起系统次同步谐振(SSR)问题；基于IEEE 次同步谐振第一标准测试系统，在PSCAD/EMTDC中搭建晶闸管控制串联电容器(TCSC)和静止无功补偿器(SVC)模型，利用测试信号法从电气阻尼和经济性两方面讨论TCSC与SVC抑制SSR效果。
研究发现：在实测容量下，SVC较TCSC投资偏多，但在整个次频段内(尤其是在主导模式下)SVC提升电气阻尼较TCSC更多；时域仿真表明加入SVC较TCSC而言，扭矩收敛速度更快，抑制效果更好。
关键词：次同步谐振；可控串补；静止无功补偿器；测试信号法；经济性中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：The application in SSR and economic comparison between TCSC and SVCWU Xiao-gang，YUAN Yi-tao，KANG Ji-tao(School of Electrical Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China) Abstract: Aim at the problem of sub-synchronous resonance(SSR) caused by the series compensation technology used in the long-range and high-capacity transmission power system, the models of thyristor controlled series capacitor(TCSC) and static var compensator(SVC) are built in PSCAD/EMTDC based on the first standard IEEE sub-synchronous resonance test system. The suppression effect is discussed from the two aspects of electrical damping and economic with the test signal method. The study shows: the investment of SVC is much bigger than TCSC at the measured capacity; However, the electrical damping enhanced by the SVC is more than TCSC in the all sub-frequency; time domain simulation show that comparied with TCSC, the torque converges is faster and suppression effect is better when adding SVC.Keywords:sub-synchronous resonance; TCSC;SVC; test signal method; economy0引言我国能源分布不均以及随着用电负荷的日益增大，电力系统大容量、远距离输电势在必行；采用串联电容补偿是提高交流输电线路输送能力、控制并行线路之间的功率分配和增强电力系统暂态稳定性的一种十分经济有效的方法[1]。
可控串补(TCSC)的分析与研究
为 了 解 决 电力 系 统 存 在 的 以上 问题 ， 出 了可 控 串 联 提 补 偿 （ ｈ ｒ ｔｒ ｏ ｔｏｌｄ Ｓ ｒｅ Ｃ ｍｐ ｎ ａｉｎ， Ｔ ｙ ｉ ｏ Ｃ ｎ ｒｌ ｅｉｓ ｏ ｅ ｓ ｔ ｓ ｅ ｏ 即 ＴＣ Ｃ）电 容 器 ，可 控 串 联 补 偿 电 容 器 是 灵 活 交 流 输 电 系 Ｓ
制 ，可 使 ＴＣ Ｃ 置 快 速 而 平 滑 地 调 节 串 接 在 输 电 线 路 中 Ｓ 装 的 有 效 容 抗 值 ，从 而 达 到提 高 系 统 传 输 能 力 ，灵 活 控 制 系 统 潮 流 ，改 善 系统 暂 态 稳 定 性 等 目的 。基 于 ＴＣ Ｃ的 多 种 Ｓ
控 制 功 能 及 良 好 的 工 业 效 益 ， 它 成 为最 早 实 现 工 业 应 用 使
可控 串 （ ＣＳ ）的分析 与研究 用背景
一
二 、可控 串￣． Ｃ Ｃ 的结构 （ Ｓ） Ｔ
（ 可控 串补 （ Ｃ Ｃ 的结 构特 点 一） Ｔ Ｓ ）
一
般 来说 ，电力系统 的安 全稳 定运 行 受到 多种 因素
的 影 响 ， 要 包 括 静 态 稳 定 、动 态 稳 定 、暂 态 稳 定 、电 压 主 稳 定 和 热 稳 定 极 限 的 限 制 ， 上 述 影 响 因 素 中 前 四 种 因 素 在 是 限 制 电 网输 送 能 力 的 主 要 因素 。因此 在 实 际 的 电 网运 行 中 ， 过 采 取 一 系 列 措 施 在 增 大 电 网输 送 能 力 的 同时 还 必 通 须 保 持 系 统 的 安 全 稳 定 运 行 。目前 常 用 的 一 些 措 施 主 要 包括 串 联 电容 、 联 电 容 、并 联 电抗 以 及 同 步 调 相 机 等 设 并 备 ，这 些 设 备 在 改 善 系 统 运 行 条 件 、提 高 电力 系统 的 稳 定 性 、增 强 电网 输 电能 力 等 方 面起 到 了 一 定 的 作 用 。但 这 些 设备 都 是 采 用 机 械 式 控 制 方 式 ，在实 际 应 用 中有 很 大 的 局 限性 ： （）控 制 速 度 慢 ， 本 上 只 能 在 静 态 情 况 下 控 制 系 １ 基
亚洲首个500kV 可控串补(TCSC)工程天广交流输变电平果变电站可控串补
• MOV 过电流：MOV 强电流保护被用来瞬时发 出触发放电间隙的信号，使间隙导通（≤ 1ms），以减少在严重内部故障时 MOV 的能 量吸收。是否触发火花间隙和合上旁路断路器 仅根据流经 MOV 电流的大小作判断。
(A) 固定串补线路电流保护功能（LCU）
• 间隙延长导通：如果一段时间后，间隙电流超 过预设值，视为间隙延长导通。
1
TCSC 段和 FSC 段都可以通过一个单独的旁
可以在各种负荷情况下都能正常工作。
路断路器分别投入和退出。通过人机操作系统 HMI 测量原理见图 2：
可进行单相或三相自动投入和退出操作。 隔离开关（DS1/DS2）和接地开关（ES1 和
图 2：光电测量原理
ES2）以及主旁路开关（MBS）都可以就地操作或
电容器组由使用瓷外套金属氧化物避雷器 MOV 保护，避免承受过电压。每相 MOV 的容量 为 37MJ。
此外，还用到双室火花间隙保护方案，在出现 线路区内故障时，这个火花间隙会在 1ms 之内被 保护系统触发，它可以承受高达 40kA 的短路电 流，持续时间为 1 秒。在外部的线路保护发出触发 指令时，间隙也可以按要求在一毫秒内完成选相触 发，并发出临时旁路串补的操作指令。
入），平台故障保护，阀监视 • MOV：MOV 过负荷保护，MOV 过电流保
护 • CAP：电容器不平衡，电容器过负荷保
护，断路器失灵监控
（A） TCSC 线路电流保护功能（LCU）
• 阀过流：出现故障时如果由于旁路断路器 出现内部故障无法合上，则故障电流将持 续通过阀。为了保护阀不至于过热，保护 系统将发出线路跳闸命令。
（C）固定串补电容器的保护功能（CAP）：
3
• CAP 不平衡报警：如果不平衡电流超过低定 值，2 秒后（默认值）会有报警。
浅析晶闸管投切电容器动态无功补偿技术
浅析晶闸管投切电容器动态无功补偿技术作者：汤凤佩来源：《科技创新导报》2012年第36期摘要：该文对晶闸管投切电容器技术进行了探讨。
提出了该系统的分类，重点对TSC系统的主电路和检测及控制系统进行了介绍，并对该技术的不足进行了探讨，指出了目前的研究动向。
关键词：晶闸管投切电容器控制系统检测系统中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-00-02随着电力系统的发展和技术进步，电能质量问题日益得到重视，许多新技术设备应运而生。
目前，为了减少损耗以及调整电压，提高系统的功率因数，在各级变电站里广泛使用了新型电容器组进行系统的无功补偿，这些电容器组的正常运行对降低线损和提高电能质量起着重要作用。
晶闸管投切电容器就是其中的一种，于近年来得到了较大发展。
晶闸管投切电容器具有无功功率补偿性能的优良动态，适合经常有波动性负荷和冲击性负荷的电网。
与机械投切电容器相比，晶闸管作为电容器的投切开关克服了采用机械开关触头易受电弧作用而损坏的缺点，可频繁投切，且投切时刻可精确控制。
晶闸管投切电容器的上述优良的动态性能，促使其近年发展迅猛，该文对该技术的现状及最新发展动向进行了介绍。
1 晶闸管投切电容器的分类晶闸管投切电容器（thyristor switched capacitor，简称TSC）是利用晶闸管作为无触点开关的无功补偿装置，它根据晶闸管具有精确的过程，迅速并平稳的切割电容器，与机械投切电容器相比，晶闸管具有操作寿命长，开、关无触点，抗机械应力能力强和动态开关特性优越等优点。
晶闸管的投切时刻可以精确控制，能迅速的将电容器接入电网，有力的减少了投切时的冲击电流的优点。
TSC可按电压等级或按应用范围划分。
按电压等级划分为：低压补偿方式和高压补偿方式。
低压补偿方式适用于1 kV及以下电压的补偿，高压补偿方式（即补偿系统直接接入电网进行高压补偿）则对6～35 kV电压进行补偿。
晶闸管控制电容器(TCC)在串联补偿中的应用
螽 ｏ ６
０
－
Ｏ５
３１常规的固定 串联 电容补偿存在如下缺点 固定 电容器补偿是 ． １ 分级控制的 ， 它对线 路阻抗 的调节是不连续 的。由于采 用的是机械投 切的电压 或机械转换的分接头 ． 不能灵活地进行系统控制 ， 效率低 。 开 １５ 关频繁操 作机械磨损度大 ． 工作维护量大 ： 投切次数受到限制 。 由于固 ２ 定电容补偿可能会造成线路运行在过补或欠补的状态下。 ０ ＯＯ５ ０＇ ０ １ ０ ２ Ｓ ． Ｏ ２ Ｏ ３ ５ Ｏ ３ ０４ ５ ０４５ Ｏ ５ － ｔ佃 ｌ Ｓ （） ３ ． ２串联补偿 Ｔ Ｃ方式 Ｔ Ｃ的另一个 作用就是连续 调节 。 Ｃ Ｃ 控制 潮 流 ， 门 极 可 关 断 晶 闸 管 （ Ｔ 的 自身 特 性 决 定 了其 导 通 角 可随 导 由 Ｇ Ｏ） 圈 ２ 固定 补 偿 串 补 度 为 ２ ．９ ００ ％时 故 障 状 态 的 ｕ ｉ 形 — 波 通角 的变化 而变化 ， 可以连续改变串联电容 的容抗 ， 即连续改变线路 当 Ｃ １７９ ＝２． Ｆ时 ， 电路 设 为 Ｏ 开 始 运 行 ， ．ｓ 运 行 结 束 ； ． ｓ ｓ ０５ 时 ００ ８ 的 电抗 。 此 可 以 用来 进 行 潮 流控 制 ， 变 电 网的 潮 流 分 布 。 行人 员 因 改 运 ０ ９ 时故障结束 ： ０ 此时 Ｇ Ｏ不导通 （ Ｔ 开始触发时间 可 以通 过 调 整 功 率定 值 。 控制 装 置 自动 调 整 晶 闸管 开 哭 的 触 发 角 来 时发生对地短路 。． ｓ 由 设 为 １Ｓ ， 线 路 的 串 部 补 度 为 ２ ．９ ０ ）对 ００ ％。 Ｔ ￣１ ｃ １蚋 ■ 蕾 ｕ— ｉ 形 如 图 ２可 以 看 出 。故 障 开 始 后 。电 压 波 形 从 ０ｏ ｓ 波 ． 一 ４
可控串补控制
下表所示为对测量系统时间常数矫正前后，可控 串补运行阻抗的对比。
伊冯可控串补装置控制调节策略研究
目标阻抗 （p.u.） 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5 矫正前的运行阻抗 （p.u.） 1.17 1.36 1.54 1.74 1.96 2.14 2.28 2.33 矫正后的运行阻抗 （p.u.） 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.19 2.38 2.48
RTDS简介及仿真实验系统的搭建
电力系统实时数字仿真器RTDS (Real Time Digital Simulator) 是一种实时全数字电力系统电磁暂态模 拟装置，采用多DSP 并行处理的方法，进行系统研 究时计算速度要快得多，更能突出实时性。RTDS 仿真系统的频率特性范围较宽，为直流到4kHz。 RTDS用的伊冯线路等值系统
可控串补底层控制策略研究
RTDS录波图 录波图
伊冯线可控串补的控制调节部分主要是由阻抗控制环节 ﹑阻尼控制环节﹑暂态稳定控制环节以及可控串补的保 护环节、延时环节组成。
伊冯可控串补装置控制调节策略研究
阻抗控制 包括阻抗开环控制、阻抗闭环控制两种模式， 包括阻抗开环控制、阻抗闭环控制两种模式，它 的控制目标是使可控串补的实际运行阻抗与调节 的目标阻抗一致。 的目标阻抗一致。 阻尼控制 其主要作用是针对系统低频振荡提供附加控制， 其主要作用是针对系统低频振荡提供附加控制， 增加系统阻尼，提高系统稳定性。 增加系统阻尼，提高系统稳定性。
1）晶闸管闭锁模式。在这种模式下，晶闸管的触发脉冲被关闭， 1 可控串补等同于一固定串补，其容抗 X TCSC = X C = − j ωC ，该容抗值称 为可控串补的基本容抗值。 2）晶闸管旁路模式。在这种模式下，晶闸管呈现为全导通，导通 角为180º。可控串补等效为一个电容器与电抗器并联的电路，但 由于所选择的电抗器电纳比电容器电纳要大，整个可控串补模块 的净电流是感性的。 3）容性微调模式。在这种模式下，可控串补呈现为连续可调的容 性电抗，其容抗值可以在最小值（基本容抗值）和最大值（通常 是基本容抗值的3.0倍）之间连续变化。可控串补在大部分情况 下都运行于该模式。 4）感性微调模式。在这种模式下，可控串补呈现为连续可调的感 性电抗。但此时可控串补会加大线路谐波含量，对晶闸管要求也 较高。