TSC/TCR式消弧線圈的晶閘管控制電路的研究

0 引言

單相接地故障是電力系統最常見的故障。中性點不接地電網發生單相接地故障時，可帶故障運行2 小時。但是如果電網中的對地電容電流較大(如電纜線路)，就會在接地點形成較大電弧，對電力系統的安全運行造成威脅。應用消弧線圈能夠可靠熄滅電弧。本文對TSC/TCR 式消弧線圈的晶閘管控制電路進行了設計分析，通過實驗電路測試，效果理想。

1 TSC/TCR 式消弧線圈的結構及工作過程

TSC 與TCR 電路通過改變消弧線圈二次側的感抗值，進而改變消弧線圈在系統中的電感值，以補償電網的容性電流。

TSC(Thyristor Switched capacitor ) 即晶閘管投切電容。

由三組容量比為1:2:4 的電容和晶閘管開關組成，通過控制晶閘管的通斷，使二次側投入的電容值按照一定規律變化。這種調節是分級的，并不連續。

TCR(Thyristor Controlled Reactor) 即晶閘管控制電抗器，由電抗器和晶閘管開關構成，通過控制晶閘管的觸發角，改變等效電抗。其電流在一定范圍內連續變化。

通過消弧線圈控制器測算電網的電容電流值，計算需要投入的電容值與電感量，電容由TSC 控制電路投入，電抗由TCR觸發電路投入。下面將分別對TSC與TCR的控制電路進行分析、研究。

2 TSC 控制電路

2.1 電壓的過零點檢測

電容器在投切的過程中會有較大的沖擊電流，損壞晶閘管。因此應在輸入的交流電壓與電容上的殘留電壓相等，即晶閘管兩端的電壓為零時將其首次觸發導通。過零檢測電路能夠在輸入信號過零點時輸出過零脈沖，如圖2所示。

可以看出，正弦信號經過不可控整流橋，在B點產生只有上半周，周期為π 的正弦波，經過運放與一接近于零的電壓進行比較，在C點產生過零時刻的脈沖，如圖3 所示。

2.2 晶閘管過零觸發電路

晶閘管過零觸發電路將電壓過零檢測電路生成的過零脈沖作為觸發信號的基準。當控制器需要投入某一組或幾組晶閘管時，會由采集卡發出對應的高電平信號，此高電平信號和C 點信號作“與”,在D 點產生過零投切信號。由NE55時基電路產生頻率5kHz的脈沖，與過零投切信號作“與”,形成脈沖序列。該序列經過三極管的功率放大作用后，通過脈沖變壓器PM輸出雙向反并聯晶閘管組的驅動信號。