微机控制晶闸管投切电容器无功补偿装置

ByGrith4

. r8 e5 K4 S: g, D5 j* D, T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
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
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
/ x6 M# q0 e1 J& t1 S) Y0引言
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。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
灵活性和较高的自动化水平,以达到优化补偿的目
的。目前,无功补偿大多以交流接触器作为电力电
! F+ _$ ~" s. A0 L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
6 k* ?3 q7 g( h+ y8 I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
; B3 J, c& H2 _: H据TSCI无功补偿原理,以晶闸管作为执行元件,用
4 [5 |7 [& ], u% E8 E80C320单片机进行控制，设计了一种TSC微机控制
的动态无功补偿装置。它具有以下新特点:①不需
检测功率因数角即可快速检测出无功功率;②利用
& r4 b3 p9 w$ p4 q微机同步相位控制技术和自适应晶闸管触发技术，
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
管自然关断。不需加装限流电抗器、不需专门的放
7 _; Y$ [; R) W" `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
2 m( D3 r* z$ N: r+ v/ Y9 P补偿,这是以往补偿装置难以胜任的。
# u- d6 d1 W' x5 K) G; f5 w1 TSC 主电路结构
+ l. c5 n9 a! O& z主电路设计除了满足分级快速补偿要求外,还
应考虑限制并联电容器组的合闸涌流和抑制高次谐
! c1 S& g& W# ?波等问题。
( ~. ^+ Y$ A7 _* C7 m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

形,以满足分相补偿的要求;每相电容器按8 -4-2
-1的比例分成不同容量的4组,通过对4组电容
器组不同组合的控制,以提高静态补偿精度。不同
3 X0 K/ N- h  ~* R5 n+ j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:
7 I& U9 j) Y$ y; M" F1 Y3 _" M' GCa= =Cs
( k8 x9 {5 e- A( s图1主电路圄
Fig.1 Main circuit
图1中控制电容器投切的无触点开关由晶闸管
% P' l; P+ g, g5 t( Z$ {模块上的2只晶闸管反并联组成。当主回路施加正
! W! p) B. u; G! W向电压且晶闸管的控制极有触发脉冲信号时,晶闸
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。
晶闸管上并联有RC阻容吸收电路,用于吸收开关
6 c# B( o6 c# N: O' J% d5 ]过程中的瞬变电压和瞬变电流。另外,在主回路上
( z8 I! q* u) Z% o. |还专门装有一组氧化锌避雷器，用以吸收操作过电
0 D3 }  M8 Z$ {: T压和雷击过电压等。在每一一相中都串有快速熔断器
6 `$ J: o" H, y; a( N/ ?1 [作为快速过流保护。晶闸管电压值UgcR的选择要考
4 M: @  v% A& k+ ~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
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:
Iscn =2. 5πfCU x 10-6
' p8 q$ X: G: k  Q+ J$ g+ p" j* }(2)


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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