微机控制晶闸管投切电容器无功补偿装置

ByGrith4

7 ]( Y8 W1 `3 S5 E/ s: J9 d+ X4 D! u摘要:微机控制晶闸管投切电容器补偿装置以80C320单片机为控制核心，采用新颖的快速无功功率检测方
法和独特的晶闸管控制技术,实现了对多组电容器快速自动分级投切，可满足低压配电网基波无功补偿的快
6 O, O0 A: s- X" k% b速性和实时性要求。介绍了该装置主回路控制方式和控制电路构成，并通过模拟负荷投切试验中的有关数据
" l+ b; J4 X+ L9 F8 R. B验证了其投切的正确性:
关键词:无功补偿;晶闸管; 补偿电容器; 80C320 单片机
' o: N! v/ F+ W) l9 L: L0引言
随着电力系统的发展和技术进步,无论是供电
0 h( H9 s/ I1 N+ u% \* u# @$ Q部门还是用户,对具有降低线损和提高电能质量作
& [2 z/ q# |, K7 ], `4 A5 L用的无功补偿措施越来越关注。无功补偿不仅要求
有足够的无功补偿容量,而且要求被补偿装置具有
" S/ V5 ^6 o, F* E5 P4 ]6 `$ @灵活性和较高的自动化水平,以达到优化补偿的目
0 S# p; g4 l3 L" t的。目前,无功补偿大多以交流接触器作为电力电
容器的投切执行元件，投人时冲击电流大，切除时产
生过电压,自身触头易损甚至熔焊,噪声大,设备故
9 ^3 S! h* q" d  y障率高,可靠性差。在控制环节上基本不能满足分
相、分级、快速及跟踪补偿的要求。鉴于此,本文根
' l0 W  L6 U% ~+ l( h8 Z6 Y- p据TSCI无功补偿原理,以晶闸管作为执行元件,用
80C320单片机进行控制，设计了一种TSC微机控制
7 a: h4 w8 }4 f) N的动态无功补偿装置。它具有以下新特点:①不需
+ c2 D  x, o, Y0 G5 _! }检测功率因数角即可快速检测出无功功率;②利用
微机同步相位控制技术和自适应晶闸管触发技术，
+ O2 F/ v2 X* C  N当实时检测到电容器两端电压与电网电压大小相
等、极性一致时,瞬时投人电容器,电流过零时晶闸
$ ~# D! {; Q3 c管自然关断。不需加装限流电抗器、不需专门的放
) y* c6 ~* d! @/ L1 k电电阻、不需对电容器预充电,可随时实现无冲击投
切电容器。③可以对不平衡的无功功率进行完全
补偿,这是以往补偿装置难以胜任的。
& P" C5 w  z) a% f8 \3 p1 TSC 主电路结构
主电路设计除了满足分级快速补偿要求外,还
; Z9 o( r. Y8 D应考虑限制并联电容器组的合闸涌流和抑制高次谐
波等问题。
% X& {+ x& \, d' p& J# s+ F& }通常我国低压配电网采用三相四线制,且以三.
相不平衡负荷情况居多,因此本文采用了图1所示
的TSC主电路结构。其中三相电力电容器接成星

$ \5 c3 W' M" n# o; A, x' v$ u4 |形,以满足分相补偿的要求;每相电容器按8 -4-2
- Y% `( N* K1 z-1的比例分成不同容量的4组,通过对4组电容
. R3 _: L0 a! i* S1 C; Y器组不同组合的控制,以提高静态补偿精度。不同
组的电容器容量不同,晶闸管的额定电流也不同。
主电路如图1所示,图中每相只画出其中的两组。
0%。
中马:
; N! l' @& a0 F* }4 O8 `6 P" u& K& aCa= =Cs
图1主电路圄
4 J! }4 `  \: u% _$ S8 mFig.1 Main circuit
4 o/ J5 F) o2 R$ V$ j5 f" q. w图1中控制电容器投切的无触点开关由晶闸管
模块上的2只晶闸管反并联组成。当主回路施加正
1 }- R# L; S( @3 t9 F) ?/ g" ]4 B向电压且晶闸管的控制极有触发脉冲信号时,晶闸
) d* ~) Q' f/ a( ?  _管导通,把电容器投入电网;而当去掉触发脉冲后，
电流过零时晶闸管自然关断,从电网上切除电容器。
) ~; o8 o8 E. z/ t晶闸管上并联有RC阻容吸收电路,用于吸收开关
过程中的瞬变电压和瞬变电流。另外,在主回路上
# T( r7 d, ^8 `# }还专门装有一组氧化锌避雷器，用以吸收操作过电
4 P! I3 |" u8 G# T压和雷击过电压等。在每一一相中都串有快速熔断器
* a) l& N3 n3 ^1 `作为快速过流保护。晶闸管电压值UgcR的选择要考
/ P( I" D) O* H8 N- a! ^2 j虑电力电容器上的充电电压,一般按式(1)选择:
式中:K,为电压裕度，这里取1.1;Kz为电网电压波
) W* O; i# M0 I动系数,这里取1.1;U为电网额定电压。晶闸管电
流值/c- .般按式(2)选择:
) j! O9 [% W, y2 \5 t$ S; J7 RIscn =2. 5πfCU x 10-6
) ]$ H8 Y+ j0 M- I2 V(2)
$ Z/ t$ i1 W; J0 R


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随着电力系统的发展和技术进步,无论是供电部门还是用户,对具有降低线损和提高电能质量作用的无功补偿措施越来越关注