靜止無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)TCR跳閘原因及處理方法

王 紅

（本溪鋼鐵集團(tuán)公司供電廠，遼寧本溪117000）

靜止無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)TCR跳閘原因及處理方法

王 紅

（本溪鋼鐵集團(tuán)公司供電廠，遼寧本溪117000）

SVC系統(tǒng)正常運(yùn)行中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)相控電抗器（TCR）跳閘現(xiàn)象，導(dǎo)致補(bǔ)償系統(tǒng)停止運(yùn)行。就TCR跳閘問(wèn)題，進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，總結(jié)出預(yù)防TCR故障跳閘方法。

無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；SVC；TCR；濾波器；跳閘

1 引言

近年來(lái)，越來(lái)越多的大型電力電子裝置在生產(chǎn)中得以應(yīng)用，但與此同時(shí)這些裝置中的非線性元件作為諧波源又會(huì)產(chǎn)生高次諧波，使系統(tǒng)電壓波動(dòng)、波形畸變，嚴(yán)重影響系統(tǒng)電壓質(zhì)量及其他電氣設(shè)備。為解決上述危害，靜止型無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱SVC）被廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)之中。但在SVC系統(tǒng)正常運(yùn)行中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)相控電抗器（TCR）跳閘現(xiàn)象，導(dǎo)致補(bǔ)償系統(tǒng)停止運(yùn)行。本文就TCR跳閘問(wèn)題，進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并總結(jié)出處理方法。

2 靜止無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)（SVC）的組成

SVC是英文Static Var Compensator的縮寫(xiě)，翻譯為靜止無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，這是因?yàn)闃?gòu)成這種裝置的主要元件（電容器、電抗器、晶閘管等）是“靜止”的，但其功能是動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償，動(dòng)態(tài)維持系統(tǒng)的無(wú)功平衡。

SVC系統(tǒng)是由TCR和濾波支路構(gòu)成，濾波支路是由電抗器和電容器串聯(lián)而成，其無(wú)功功率呈容性，是固定不可調(diào)的。

3 TCR裝置的組成及工作原理

TCR的基本結(jié)構(gòu)是兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管和電抗器串聯(lián)。如圖1（a），晶閘管在電源電壓的正負(fù)半周輪流工作，當(dāng)晶閘管的控制角α在90°~180°之間時(shí)，晶閘管受控導(dǎo)通（控制角為90°時(shí)完全導(dǎo)通，180°時(shí)完全截止）。在網(wǎng)壓基本不變的前提下，增大控制角將減小TCR電流，減小裝置的感性無(wú)功功率；反之減小控制角將增大TCR電流，增大裝置的感性無(wú)功。其電壓－電流特性曲線如圖1（b）所示，每條曲線是TCR在導(dǎo)通角為某一特定角度下的伏安特性。

4 SVC系統(tǒng)的工作原理

SVC主要用于補(bǔ)償用戶母線上的無(wú)功功率，如圖2所示，A為系統(tǒng)工作點(diǎn)。負(fù)荷工作時(shí)產(chǎn)生感性無(wú)功QF，補(bǔ)償裝置中的電容器組提供固定的容性無(wú)功QC，一般情況下后者大于前者，多余的容性無(wú)功由TCR平衡。當(dāng)用戶負(fù)荷QF變化時(shí)，SVC控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)TCR電流從而改變QL值以跟蹤，實(shí)時(shí)抵消負(fù)荷無(wú)功，動(dòng)態(tài)維持系統(tǒng)的無(wú)功平衡。上述平衡過(guò)程可以用公式來(lái)表達(dá)：

5 SVC控制系統(tǒng)的組成

在SVC動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)無(wú)功平衡的過(guò)程中，TCR電流的調(diào)控主要是依靠SVC的控制系統(tǒng)。SVC控制系統(tǒng)由控制柜、脈沖柜和功率單元三部分組成。控制柜采集現(xiàn)場(chǎng)的電壓、電流信號(hào)，計(jì)算處理后發(fā)出觸發(fā)脈沖，同時(shí)監(jiān)測(cè)晶閘管運(yùn)行狀況。脈沖柜將觸發(fā)脈沖轉(zhuǎn)換為符合要求的脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)觸發(fā)。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(cè)板六部分組成，串入電抗器回路，在脈沖信號(hào)控制下操縱晶閘管通斷，使電抗器流過(guò)預(yù)期的補(bǔ)償電流。其基本結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

控制柜內(nèi)部主要是由微機(jī)監(jiān)控單元、主控單元、采樣單元、輸入輸出單元組成的，其內(nèi)部功能框圖如圖4所示。

圖1 TCR單相電路結(jié)構(gòu)及電壓－電流特性圖

圖2 無(wú)功補(bǔ)償原理示意圖

圖3 SVC控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖

圖4 SVC控制柜內(nèi)部功能框圖

其中的主控單元主要包括同步板、采樣板、驅(qū)動(dòng)板、保護(hù)板、控制板、電源模塊等，是整個(gè)SVC控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)電壓、電流等參數(shù)的采樣、運(yùn)算，最后得出晶閘管觸發(fā)角，轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后傳送給脈沖柜。同時(shí)，主控單元以通訊方式將工控機(jī)設(shè)定的各種參數(shù)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(jī)。

在功率單元中，還有一套水冷卻系統(tǒng)與之配合使用，主要是用來(lái)降低晶閘管閥組溫度，閥組出水經(jīng)冷卻系統(tǒng)降溫后又流進(jìn)閥組，保證TCR穩(wěn)定運(yùn)行。

6 TCR跳閘原因

SVC系統(tǒng)正常運(yùn)行中，有時(shí)會(huì)遇到TCR回路跳閘現(xiàn)象，由于濾波支路與TCR設(shè)置了聯(lián)鎖跳閘，因此各濾波支路均跳閘，整個(gè)系統(tǒng)將停止補(bǔ)償。嚴(yán)重影響了系統(tǒng)電壓。TCR跳閘原因，根據(jù)筆者在現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)如下：

（1）晶閘管閥組溫度過(guò)高，導(dǎo)致TCR跳閘。尤其是在炎熱的夏季，此故障發(fā)生頻率較高。

（2）水冷卻系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致TCR跳閘。我廠曾有一套SVC系統(tǒng)，在投入運(yùn)行初期曾出現(xiàn)過(guò)水冷卻系統(tǒng)綜合故障周期性跳閘現(xiàn)象，每次在水系統(tǒng)的兩臺(tái)水泵切換過(guò)程中，TCR就跳閘。后經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)，原來(lái)是廠家將純水水壓下限值設(shè)置偏高，導(dǎo)致TCR跳閘。

（3）水冷系統(tǒng)綜合故障導(dǎo)致TCR跳閘。包括水溫過(guò)高（50℃左右）、純水流量或純水壓力超過(guò)設(shè)定值。

（4）各種板卡死機(jī)故障導(dǎo)致TCR跳閘。包括控制板、采樣板、保護(hù)板、擊穿板等死機(jī)，均會(huì)導(dǎo)致TCR跳閘。

（5）通訊故障導(dǎo)致TCR跳閘。包括控制板、采樣板、保護(hù)板、擊穿板等死機(jī)，都會(huì)導(dǎo)致TCR跳閘。

（6）脈沖觸發(fā)丟失導(dǎo)致TCR跳閘。共有6路觸發(fā)脈沖，丟失任何一路都會(huì)導(dǎo)致TCR跳閘。

（7）晶閘管擊穿故障導(dǎo)致TCR跳閘，當(dāng)晶閘管擊穿數(shù)量小于整定值時(shí)，后臺(tái)僅報(bào)信號(hào)，TCR不跳閘。但當(dāng)晶閘管擊穿數(shù)量大于等于整定值時(shí)，TCR立刻跳閘。

（8）過(guò)流故障導(dǎo)致TCR跳閘，設(shè)備兩相短路發(fā)生過(guò)流故障，導(dǎo)致TCR跳閘。

（9）同步電壓故障導(dǎo)致TCR跳閘，同步電壓故障包括電壓過(guò)高、過(guò)低、同步失敗等。筆者曾遇到一次同步失敗故障導(dǎo)致TCR跳閘，查看電壓及各二次回路均正常，最后發(fā)現(xiàn)是同步板卡接觸松動(dòng)造成的。

7 故障處理

不同的跳閘原因，其事故現(xiàn)象及處理過(guò)程都不盡相同，現(xiàn)將基本故障跳閘的防控措施總結(jié)如表1。

表1 TCR跳閘防控措施表

針對(duì)上述幾種跳閘原因歸納如下處理方法：

（1）晶閘管閥組溫度過(guò)高，導(dǎo)致TCR跳閘時(shí)。檢查室內(nèi)溫度是否正常、風(fēng)機(jī)、空調(diào)運(yùn)行是否正常，打開(kāi)門(mén)窗，保持室內(nèi)通風(fēng)良好。待溫度降低后再重新啟動(dòng)SVC設(shè)備。

（2）水冷系統(tǒng)水溫過(guò)高（50℃左右導(dǎo)致TCR跳閘）導(dǎo)致TCR跳閘。檢查水冷系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，室內(nèi)溫度是否正常、風(fēng)機(jī)、空調(diào)運(yùn)行是否正常。待溫度降低后再重新啟動(dòng)SVC設(shè)備。

（3）水冷系統(tǒng)純水流量或純水壓力超過(guò)設(shè)定值導(dǎo)致TCR跳閘，檢查水冷系統(tǒng)運(yùn)行是否正常、水冷后臺(tái)各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)是否正常，各保護(hù)數(shù)據(jù)設(shè)置是否合理。待各項(xiàng)數(shù)據(jù)恢復(fù)正常時(shí)重新啟動(dòng)SVC設(shè)備。

（4）各種板卡“死機(jī)”或“通訊”故障導(dǎo)致TCR跳閘時(shí)，觀察相應(yīng)板卡的數(shù)碼管狀態(tài)值，更換相應(yīng)的控制板、保護(hù)板、采樣板、通訊板等板卡，然后重新啟動(dòng)SVC系統(tǒng)，查看故障是否排除。

（5）晶閘管擊穿故障導(dǎo)致TCR跳閘。首先觀察晶閘管監(jiān)控狀態(tài)圖，查找擊穿管再檢查對(duì)應(yīng)相的擊穿檢測(cè)板數(shù)碼管狀態(tài)，用萬(wàn)用表檢測(cè)晶閘管電阻值是否正常，如一切正常，則更換擊穿檢測(cè)模塊，啟動(dòng)系統(tǒng)、投運(yùn)TCR查看是否正常。仍不正常則更換擊穿反饋光纖，投運(yùn)TCR查看是否正常。系統(tǒng)仍然異常，則需更擊穿檢測(cè)板，投運(yùn)TCR查看是否正常。

（6）脈沖觸發(fā)丟失導(dǎo)致TCR跳閘。檢查控制柜和脈沖柜內(nèi)各插頭、插座及接線是否松動(dòng)。更換控制板，重新啟動(dòng)SVC系統(tǒng)，不投運(yùn)高壓，手動(dòng)狀態(tài)下發(fā)觸發(fā)脈沖，查看故障是否排除。

（7）過(guò)流故障導(dǎo)致TCR跳閘。過(guò)流故障電流瞬時(shí)值變得很大，可能引起晶閘管擊穿、高壓進(jìn)線電纜損壞。

（a）檢查進(jìn)線電纜是否有擊穿，如果擊穿了立即更換。

（b）檢查晶閘管是否擊穿，如果擊穿應(yīng)立即更換。

（c）重新投運(yùn)前，一定要作低壓導(dǎo)通試驗(yàn)和高壓柜連鎖試驗(yàn)。

（8）同步電壓故障導(dǎo)致TCR跳閘。

（a）更換控制板，重新啟動(dòng)SVC系統(tǒng)，查看故障是否排除。

（b）更換電壓采樣板，重新啟動(dòng)SVC系統(tǒng)，查看故障是否排除。

（c）檢查PT是否有故障。

注意事項(xiàng)：以上事故發(fā)生時(shí)，都首先要查看SVC后臺(tái)事件內(nèi)容，再查看相關(guān)板卡的故障指示燈狀態(tài)，然后再進(jìn)行故障處理

8 結(jié)束語(yǔ)

TCR跳閘原因比較復(fù)雜，只有深入分析，究其根本，才能找出切實(shí)有效的解決辦法。

Causes of TCR Tripping of Static Var Compensator and Treatment Measures

WANG Hong
(The Power Supply Plant of Benxi Iron and Steel Group,Benxi,Liaoning 117000,China)

Tripping of thyristor controlled reactor(TCR)sometimes happens during normal operation of static var compensator(SVC)system,leading to shutdown of the compensation system.The problem of TCR tripping was briefly analyzed and preventive measures for TCR tripping were drawn up.

reactive power dynamic compensation;SVC；TCR；wave filter；tripping

TM714.3

B

1006-6764(2014)11-0011-03

2014-07-21

王紅（1969－），女，畢業(yè)于吉林大學(xué)，助理工程師，現(xiàn)從事供電廠生產(chǎn)技術(shù)工作。