TSC型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償及其晶閘管觸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

TSC型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償及其晶閘管觸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題目:TSC型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償及其晶閘管觸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)專(zhuān)題:院（系）:電氣與信息工程學(xué)院班級(jí):電氣09-12班姓名：王羚宇學(xué)號(hào)2009021735指導(dǎo)教師： 李一丹 教師職稱： 副教授 黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告TSC型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償及其來(lái)晶閘管觸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)TSC型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償及其來(lái)晶閘管觸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)工程實(shí)際1、研究目的和意義據(jù)統(tǒng)計(jì)，輸電線路，高壓配電網(wǎng)、低壓用戶三大部分的線損中，低壓用戶的線損最大，因此,降損節(jié)能主要圍繞低壓用戶進(jìn)行。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)低壓配電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱、線徑小、設(shè)施老化，負(fù)荷電流大，自然功率因數(shù)低，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電壓質(zhì)量不易控制，無(wú)功功率靠上級(jí)電網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸送，不能及時(shí)了解無(wú)功潮流變化，不能就地補(bǔ)償無(wú)功功率，降低了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益⑴。無(wú)功功率對(duì)供電系統(tǒng)和負(fù)載的運(yùn)行都是十分重要的，電網(wǎng)的無(wú)功狀況是衡量電網(wǎng)運(yùn)行的重要指標(biāo)之一。隨著電力工業(yè)不斷發(fā)展，發(fā)點(diǎn)，輸電和配電部門(mén)正在成為獨(dú)立的企業(yè)。在這種新形勢(shì)下，輸電公司必須對(duì)電力轉(zhuǎn)運(yùn)的需求作出響應(yīng)，即在任何節(jié)點(diǎn)接收功率的注入，并在任何節(jié)點(diǎn)與符合連接；在較小范圍內(nèi)，配電公司也應(yīng)與輸電公司一樣對(duì)電力轉(zhuǎn)運(yùn)的需求作出響應(yīng)⑵。配電網(wǎng)處于電網(wǎng)的最末端，用戶多為低壓用戶，大多數(shù)電力設(shè)備功率因數(shù)比較低，而且不帶補(bǔ)償裝置，這給電網(wǎng)帶來(lái)很大的功率負(fù)擔(dān)和額外線損。補(bǔ)償?shù)蛪簾o(wú)功負(fù)荷，不僅可以減輕上一級(jí)電網(wǎng)的補(bǔ)償壓力而且可以提高配電變壓器的利用率，改善用戶功率因數(shù)和電壓質(zhì)量，并有效降低線損，對(duì)用戶和供電部門(mén)均有益。在低壓配電系統(tǒng)中，采用并聯(lián)電容器裝置對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行集中補(bǔ)償或者分散就地補(bǔ)償是降低線損、提高電網(wǎng)供電質(zhì)量、節(jié)約電能的有效途徑。我國(guó)配電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行中長(zhǎng)期存在的問(wèn)題是無(wú)功補(bǔ)償容量不足，特別是可調(diào)的無(wú)功容量的不足，快速響應(yīng)的無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備更少，電力系統(tǒng)中經(jīng)常過(guò)補(bǔ)償和欠補(bǔ)償，造成很大的損失。因此，新的補(bǔ)償技術(shù)取代傳統(tǒng)落后的補(bǔ)償技術(shù)是大勢(shì)所趨。現(xiàn)代的無(wú)功補(bǔ)償裝置都是不同性質(zhì)的電力電子裝置⑶?，F(xiàn)在應(yīng)用最多的無(wú)功補(bǔ)償裝置是SVC,其基本類(lèi)型是晶閘管投切電容器（TSC）和晶閘管控制電抗器（TCR）,與TCR相比TSC雖不能連續(xù)補(bǔ)償無(wú)功且只能輸出容性無(wú)功，但憑借其成本低，運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生諧波，自身能耗小等優(yōu)點(diǎn)，在配電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。與機(jī)械投切電容器相比，晶閘管的開(kāi)、關(guān)無(wú)觸點(diǎn)，其操作壽命幾乎是無(wú)限的，而且晶閘管的投切時(shí)刻可以精準(zhǔn)控制，可以快速無(wú)沖擊的將電容器接入電網(wǎng)，大大減小了投切時(shí)的沖擊電流和操作困難。TSC能快速跟蹤沖擊負(fù)荷的突變，隨時(shí)保持最佳的饋電功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，減小電壓波動(dòng)，提高電2、 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況（文獻(xiàn)綜述）在國(guó)內(nèi)，目前機(jī)械投切電容器的方式比較普遍。尤其加入控制系統(tǒng)后，在負(fù)荷波動(dòng)和頻率變化不大，在對(duì)響應(yīng)速度要求不高的配電網(wǎng)絡(luò)中 MSC以其優(yōu)良的性價(jià)比，依然具有廣泛的市場(chǎng)[8],目前國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)，且占據(jù)一定市場(chǎng)份額的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置是 SVC。中國(guó)目前有5個(gè)500KV變電站安裝了SVC,容量大約在150-170Mvar之間。目前中國(guó)已經(jīng)能夠生產(chǎn)配電網(wǎng)用的SVC,價(jià)格一般為300元/kvar。但用于500KV輸電系統(tǒng)的大容量、35KV以上的高電壓等級(jí)SVC尚未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。國(guó)內(nèi)SVC主要生產(chǎn)企業(yè)是榮信電力電子有限公司、西電科技、電科院電力電子公司。其中西電科技和電科院引進(jìn)的是 ABB和西門(mén)子的技術(shù)，榮信引進(jìn)的是烏克蘭的技術(shù)，他們都是中國(guó)最早引進(jìn)SVC設(shè)備和技術(shù)的國(guó)內(nèi)企業(yè)。其中電科院的鞍山紅一變SVC國(guó)產(chǎn)化工程（35KV，100Mvar）是國(guó)內(nèi)第一套應(yīng)用于輸電網(wǎng)絡(luò)的國(guó)產(chǎn)化SVC產(chǎn)品。在國(guó)外，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償中SVC占據(jù)絕大部分份額，而高電壓等級(jí)，大容量的 SVC幾乎全部被ABB、西門(mén)子等跨國(guó)公司壟斷。目前，在歐、美等一些發(fā)達(dá)國(guó)家，SVC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置已經(jīng)取得廣泛應(yīng)用，無(wú)功補(bǔ)償?shù)漠a(chǎn)業(yè)化也有將近10年的時(shí)間。目前國(guó)內(nèi)企業(yè)只能提供35KV及以下的SVC裝置，隨著用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求日益提高，市場(chǎng)對(duì)SVC的需求迅猛增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)必須迅速提高SVC產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，以滿足國(guó)內(nèi)需求，并發(fā)展高電壓等級(jí)的 SVC裝置，以打破國(guó)外企業(yè)的壟斷。3、 研究設(shè)計(jì)的目標(biāo)：（1）了解和熟悉無(wú)功補(bǔ)償?shù)睦碚?。分析?dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)目前流行的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置在原理、性能、使用場(chǎng)所等方面進(jìn)行比較，用TSC型無(wú)功補(bǔ)償裝置快速補(bǔ)償無(wú)功功率，滿足電能質(zhì)量要求，并降低電網(wǎng)運(yùn)行成本。⑵提出釆用晶閘管觸發(fā)觸發(fā)電路應(yīng)用于動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，從而保證在硬件電路上電容器組的無(wú)過(guò)渡過(guò)程投切，解決以往由于電容器殘壓過(guò)高而必須延時(shí)投切的問(wèn)題。設(shè)計(jì)方案（研究/設(shè)計(jì)方法、理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟等）：（1）系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)主線設(shè)計(jì)方案：TSC型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的主電路是由電容器組和晶閘管（或其他形式的開(kāi)關(guān)電路）開(kāi)關(guān)及其附件構(gòu)成的與電網(wǎng)直接相連接的部分電路。三相電容的接線有兩種形式三角形和星形連接。電容器為三角形接線時(shí)，晶閘管開(kāi)關(guān)可以分為三角形內(nèi)控制和三角形外控制兩種方式。三角形接法只適用于三相補(bǔ)電路，如果三相荷不平衡，三相的功率因數(shù)角和電流差異較大，TSC釆用三角形接線也有一定優(yōu)勢(shì)：第一，可以降低晶閘管閥的電流容量；第二：電容器電壓可以得到保證，避免中性點(diǎn)引起的電壓漂移；第三，避免中線電流。釆用Y型接法時(shí)，晶閘管中的電流為△接法的1?17倍，這種接法線路簡(jiǎn)單，控制方法容易，所以釆用這種方法作為主電路圖。

如圖1所示，TSC型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償主由路圖采用高壓母連接方式?運(yùn)用到的由氣設(shè)備和原件有晶閘管，電容器，電感等原件。 …,id負(fù)載CnC1C2下圖采用晶閘管反并聯(lián)方式并串聯(lián)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償。id負(fù)載CnC1C2觸發(fā)控制裝置圖1.TSC型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償單相主電路圖觸發(fā)控制裝置設(shè)計(jì)如圖2所示，觸發(fā)控制包括：電壓過(guò)零檢測(cè)、信號(hào)隔離、投切時(shí)刻確定、高頻脈沖發(fā)生和脈沖隔離放大這幾個(gè)部分；電壓過(guò)零檢測(cè)：用反向并聯(lián)的二極管，電阻串聯(lián)組成的電路釆集電壓U1、用發(fā)型并聯(lián)的二極管組成的電路采集電壓U2；并聯(lián)二極管兩端與比較器輸入相連接；比較器將二極管兩端的電壓過(guò)零比較并放大，比較器的輸出經(jīng)過(guò)光耦隔離后為方波信號(hào)的上升沿、下降沿就是電壓U1、電壓U2的過(guò)零時(shí)刻，以電壓U2的過(guò)零時(shí)刻延時(shí)作為電壓U2的峰值時(shí)刻；信號(hào)隔離：采用光耦隔離；

投切時(shí)刻確定：根據(jù)信號(hào)隔離部分傳遞的信號(hào)輸出脈沖發(fā)生的控制信號(hào)；高頻脈沖發(fā)生：根據(jù)控制信號(hào)用定時(shí)器固定頻率脈沖；當(dāng)輸入為高電平則輸出高頻脈沖，當(dāng)輸入為低電平則輸出低電平；脈沖隔離放大：用隔離變壓器將高頻脈沖隔離放大。~I I投切命令信號(hào)隔離投切命令信號(hào)隔離圖2?投切電力電容的晶閘管觸發(fā)裝置工作原理框圖電容器保護(hù)設(shè)計(jì)：電容器補(bǔ)償裝置的保護(hù)分為電容器組的保護(hù)和裝置的保護(hù)，需要考慮以下幾種保護(hù)：過(guò)流保護(hù)。采用熔斷器作為電容器的過(guò)流保護(hù)，當(dāng)電容器內(nèi)部發(fā)生短路故障時(shí)，它將切除故障電容器，以使其他運(yùn)行良好的電容器避免受損，維持電容器組正常運(yùn)行。過(guò)電壓保護(hù)。裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)器。接電抗器抑制諧波。裝設(shè)門(mén)的放點(diǎn)裝置。4、方案的可行性分析本文設(shè)計(jì)了一種用于動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)木чl管觸發(fā)控制裝置，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)它能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的、實(shí)時(shí)的投切不受電容器兩端殘余電壓的影響也不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊和產(chǎn)生諧波，從而保證在硬件電路上電容器組的無(wú)過(guò)渡過(guò)程投切，解決以往由于電容器殘壓過(guò)高而必須延遲投切的問(wèn)題。6、該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處7、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域用途：對(duì)高壓線路、高壓設(shè)備進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，就地平衡武功需求，確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。應(yīng)用領(lǐng)域：變電所、配電站、電網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)域、電氣化鐵路領(lǐng)域、冶金煤礦化工及其他領(lǐng)域。

8、時(shí)間進(jìn)程：序號(hào)設(shè)計(jì)各階段名稱日期備注(1)開(kāi)題答辯、準(zhǔn)備正式進(jìn)入設(shè)計(jì)階段第5周(2)晶閘管和電容器的選擇第6周(3)晶閘管如何實(shí)現(xiàn)反并聯(lián)第7周(4)晶閘管觸發(fā)裝置的總體設(shè)計(jì)第8周(5)檢測(cè)過(guò)零電壓第9周(6)研究如何進(jìn)行信號(hào)隔離第10周(7)研究高頻脈沖如何產(chǎn)生和觸發(fā)裝置時(shí)刻確定第11周(8)完成整體的電路設(shè)計(jì)第12周

(9)對(duì)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行檢査和校驗(yàn)第13周(10)相關(guān)電路圖繪制第14周(11)完成論文最終大圖繪制第15周(12)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第16周(13)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料第17周(14)準(zhǔn)備開(kāi)始正式答辯第18周2谷永剛1陳一浩，王樹(shù)民；TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)述評(píng)［J］；中國(guó)與王兆安電力閘子課電勰；；2004年第10期CtsC）技術(shù)的研究現(xiàn)孫成寶，李光澤;配電網(wǎng)實(shí)用技術(shù)；北京：中國(guó)水利水電，袁光陰基于DSP的TSC綜合；電器應(yīng)用2005,24（孫成寶，李光澤;配電網(wǎng)實(shí)用技術(shù)；北京：中國(guó)水利水電，袁光陰基于DSP的TSC綜合；電器應(yīng)用2005,24（6）：57-60明；TSC無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)；高5）：33-35二學(xué)出力系統(tǒng)無(wú)功功率與有功功率控制；華學(xué)出電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償及諧波抑制智能系技術(shù)；2002（6）：29-3；動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償研究的現(xiàn)狀和展望；煤礦匕2000（5）：19-22動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償中的參數(shù)測(cè)量與控制；電力殳術(shù)，2001（6）：1-2 力，，1995⑤:T-L…’ … “345版社，199911華12閘管投切電容無(wú)功補(bǔ)償星究；電丄技術(shù)雜志，2001（3）：5-7;電力系統(tǒng)無(wú)功功率控制［M］；北京：社1990波補(bǔ)償東元-彭曉，浣喜氣2003,39