静止无功动态补偿系统TCR跳闸原因及处理方法

王 红

（本溪钢铁集团公司供电厂，辽宁本溪117000）

静止无功动态补偿系统TCR跳闸原因及处理方法

王 红

（本溪钢铁集团公司供电厂，辽宁本溪117000）

SVC系统正常运行中，有时会出现相控电抗器（TCR）跳闸现象，导致补偿系统停止运行。就TCR跳闸问题，进行了简要分析，总结出预防TCR故障跳闸方法。

无功动态补偿；SVC；TCR；滤波器；跳闸

1 引言

近年来，越来越多的大型电力电子装置在生产中得以应用，但与此同时这些装置中的非线性元件作为谐波源又会产生高次谐波，使系统电压波动、波形畸变，严重影响系统电压质量及其他电气设备。为解决上述危害，静止型无功动态补偿系统（简称SVC）被广泛应用于系统之中。但在SVC系统正常运行中，有时会出现相控电抗器（TCR）跳闸现象，导致补偿系统停止运行。本文就TCR跳闸问题，进行简要分析，并总结出处理方法。

2 静止无功动态补偿系统（SVC）的组成

SVC是英文Static Var Compensator的缩写，翻译为静止无功动态补偿装置，这是因为构成这种装置的主要元件（电容器、电抗器、晶闸管等）是“静止”的，但其功能是动态无功功率补偿，动态维持系统的无功平衡。

SVC系统是由TCR和滤波支路构成，滤波支路是由电抗器和电容器串联而成，其无功功率呈容性，是固定不可调的。

3 TCR装置的组成及工作原理

TCR的基本结构是两个反并联的晶闸管和电抗器串联。如图1（a），晶闸管在电源电压的正负半周轮流工作，当晶闸管的控制角α在90°~180°之间时，晶闸管受控导通（控制角为90°时完全导通，180°时完全截止）。在网压基本不变的前提下，增大控制角将减小TCR电流，减小装置的感性无功功率；反之减小控制角将增大TCR电流，增大装置的感性无功。其电压－电流特性曲线如图1（b）所示，每条曲线是TCR在导通角为某一特定角度下的伏安特性。

4 SVC系统的工作原理

SVC主要用于补偿用户母线上的无功功率，如图2所示，A为系统工作点。负荷工作时产生感性无功QF，补偿装置中的电容器组提供固定的容性无功QC，一般情况下后者大于前者，多余的容性无功由TCR平衡。当用户负荷QF变化时，SVC控制系统调节TCR电流从而改变QL值以跟踪，实时抵消负荷无功，动态维持系统的无功平衡。上述平衡过程可以用公式来表达：

5 SVC控制系统的组成

在SVC动态调节系统无功平衡的过程中，TCR电流的调控主要是依靠SVC的控制系统。SVC控制系统由控制柜、脉冲柜和功率单元三部分组成。控制柜采集现场的电压、电流信号，计算处理后发出触发脉冲，同时监测晶闸管运行状况。脉冲柜将触发脉冲转换为符合要求的脉冲信号，实现触发。功率单元由晶闸管、阻容吸收、热管散热器、脉冲变压器、BOD板和击穿检测板六部分组成，串入电抗器回路，在脉冲信号控制下操纵晶闸管通断，使电抗器流过预期的补偿电流。其基本结构框图如图3所示。

控制柜内部主要是由微机监控单元、主控单元、采样单元、输入输出单元组成的，其内部功能框图如图4所示。

图1 TCR单相电路结构及电压－电流特性图

图2 无功补偿原理示意图

图3 SVC控制系统基本结构框图

图4 SVC控制柜内部功能框图

其中的主控单元主要包括同步板、采样板、驱动板、保护板、控制板、电源模块等，是整个SVC控制系统的核心，实现了电网电压、电流等参数的采样、运算，最后得出晶闸管触发角，转换为光信号后传送给脉冲柜。同时，主控单元以通讯方式将工控机设定的各种参数传给主控单元各功能板卡，并把各板卡采集的信息反馈回工控机。

在功率单元中，还有一套水冷却系统与之配合使用，主要是用来降低晶闸管阀组温度，阀组出水经冷却系统降温后又流进阀组，保证TCR稳定运行。

6 TCR跳闸原因

SVC系统正常运行中，有时会遇到TCR回路跳闸现象，由于滤波支路与TCR设置了联锁跳闸，因此各滤波支路均跳闸，整个系统将停止补偿。严重影响了系统电压。TCR跳闸原因，根据笔者在现场的运行维护经验，总结如下：

（1）晶闸管阀组温度过高，导致TCR跳闸。尤其是在炎热的夏季，此故障发生频率较高。

（2）水冷却系统参数设置不当，导致TCR跳闸。我厂曾有一套SVC系统，在投入运行初期曾出现过水冷却系统综合故障周期性跳闸现象，每次在水系统的两台水泵切换过程中，TCR就跳闸。后经研究分析发现，原来是厂家将纯水水压下限值设置偏高，导致TCR跳闸。

（3）水冷系统综合故障导致TCR跳闸。包括水温过高（50℃左右）、纯水流量或纯水压力超过设定值。

（4）各种板卡死机故障导致TCR跳闸。包括控制板、采样板、保护板、击穿板等死机，均会导致TCR跳闸。

（5）通讯故障导致TCR跳闸。包括控制板、采样板、保护板、击穿板等死机，都会导致TCR跳闸。

（6）脉冲触发丢失导致TCR跳闸。共有6路触发脉冲，丢失任何一路都会导致TCR跳闸。

（7）晶闸管击穿故障导致TCR跳闸，当晶闸管击穿数量小于整定值时，后台仅报信号，TCR不跳闸。但当晶闸管击穿数量大于等于整定值时，TCR立刻跳闸。

（8）过流故障导致TCR跳闸，设备两相短路发生过流故障，导致TCR跳闸。

（9）同步电压故障导致TCR跳闸，同步电压故障包括电压过高、过低、同步失败等。笔者曾遇到一次同步失败故障导致TCR跳闸，查看电压及各二次回路均正常，最后发现是同步板卡接触松动造成的。

7 故障处理

不同的跳闸原因，其事故现象及处理过程都不尽相同，现将基本故障跳闸的防控措施总结如表1。

表1 TCR跳闸防控措施表

针对上述几种跳闸原因归纳如下处理方法：

（1）晶闸管阀组温度过高，导致TCR跳闸时。检查室内温度是否正常、风机、空调运行是否正常，打开门窗，保持室内通风良好。待温度降低后再重新启动SVC设备。

（2）水冷系统水温过高（50℃左右导致TCR跳闸）导致TCR跳闸。检查水冷系统运行是否正常，室内温度是否正常、风机、空调运行是否正常。待温度降低后再重新启动SVC设备。

（3）水冷系统纯水流量或纯水压力超过设定值导致TCR跳闸，检查水冷系统运行是否正常、水冷后台各项运行数据是否正常，各保护数据设置是否合理。待各项数据恢复正常时重新启动SVC设备。

（4）各种板卡“死机”或“通讯”故障导致TCR跳闸时，观察相应板卡的数码管状态值，更换相应的控制板、保护板、采样板、通讯板等板卡，然后重新启动SVC系统，查看故障是否排除。

（5）晶闸管击穿故障导致TCR跳闸。首先观察晶闸管监控状态图，查找击穿管再检查对应相的击穿检测板数码管状态，用万用表检测晶闸管电阻值是否正常，如一切正常，则更换击穿检测模块，启动系统、投运TCR查看是否正常。仍不正常则更换击穿反馈光纤，投运TCR查看是否正常。系统仍然异常，则需更击穿检测板，投运TCR查看是否正常。

（6）脉冲触发丢失导致TCR跳闸。检查控制柜和脉冲柜内各插头、插座及接线是否松动。更换控制板，重新启动SVC系统，不投运高压，手动状态下发触发脉冲，查看故障是否排除。

（7）过流故障导致TCR跳闸。过流故障电流瞬时值变得很大，可能引起晶闸管击穿、高压进线电缆损坏。

（a）检查进线电缆是否有击穿，如果击穿了立即更换。

（b）检查晶闸管是否击穿，如果击穿应立即更换。

（c）重新投运前，一定要作低压导通试验和高压柜连锁试验。

（8）同步电压故障导致TCR跳闸。

（a）更换控制板，重新启动SVC系统，查看故障是否排除。

（b）更换电压采样板，重新启动SVC系统，查看故障是否排除。

（c）检查PT是否有故障。

注意事项：以上事故发生时，都首先要查看SVC后台事件内容，再查看相关板卡的故障指示灯状态，然后再进行故障处理

8 结束语

TCR跳闸原因比较复杂，只有深入分析，究其根本，才能找出切实有效的解决办法。

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

王红（1969－），女，毕业于吉林大学，助理工程师，现从事供电厂生产技术工作。