应用于晶闸管投切电容器中的一种不平衡保护方法

摘要:

此文介绍应用于晶闸管投切电容器中的一种不平衡保护方法。讲述常规保护方法的不足,新方法的原理,、计算方法、实现电路。此种保护方法简单。为多项工程实践验证，是有效的、可靠、可行的。

关键词：晶闸管投切电容器（TSC），不平衡保护。

1．以往不平衡保护电路的不足

应用于静态谐波滤波和无功补偿装置中的不平衡保护方法，一般为开口三角形电压和星点电流不平衡保护。两种方法均有简练准确的应用公式，使用起来方便有效。

在快速冲击性负载的谐波滤波和无功补偿中，要应用晶闸管投切电容器（TSC），将静态补偿装置的不平衡保护方法应用于TSC装置中有问题。TSC装置动作速度快，可以在20ms时时间里完成一次投切，根据负载无功功率的需要多次投切。每次切断，电容器上都有一倍的电网峰值电压。开口三角形电压不平衡保护，是在电容器的两端并联放电、测量电压的电压互感器。电容器正常工作时，电容器电压为交流，电压互感器对交流呈现高阻抗，所耗功率很少。停止工作时，电容器电压为直流，电压互感器对直流呈现低阻抗，所耗功率很大。静态补偿装置投切次数很少，偶然停止，电压互感器可以承受住电容器的放电能量。TSC装置多次连续放电，电压互感器承受不住，马上要发热烧毁。电压互感器串联大功率高阻抗电阻可以保护电压互感器，但是测量保护不准。星点电流不平衡保护，要取两个补偿回路的星点间的电流，TSC装置中的补偿回路投切没有规律，一个回路工作，一个回路停止是正常现象。此时两个星点间有不平衡电流，保护电路要动作。

常规的不平衡保护方法不适应TSC电路，TSC电路的可靠工作也需要不平衡保护。有此需要寻找适合于TSC电路的不平衡保护方法。此文讲述的是该方法。

2．保护电路的原理

补偿电路的电容器产生超前电网电压90°的电流。电容器组工作正常时,发出无功，只消耗很少一点有功功率。有功功率为滤波回路的电抗器直流损耗、谐波损耗、晶闸管导通损耗。工作不正常时有一、两个电容器开、短路，快熔损坏等，滤波回路出现不平衡。不平衡的状态特征，三相电流不平衡，但光靠电流不平衡作不平衡判断是不准确的、难的。因为三相电压有5％不平衡，电容器有2％的不平衡，电流要经过A／D，有转换或干扰的误差，都可以使电流有轻微的不平衡。在电路不平衡状态时，有一个非常显著的特征：电容器回路里的电流和电压不再为90°而是超前或滞后一个角度，三相电路里的一处的不平衡一般引起两相不平衡。利用这个特征就可以产生一种新的不平衡保护方法。这种新的方法，电路上用测量电压和电流的有功功率。正常时有功功率为零，不平衡时，出现有功功率，不平衡度越大有功功率越大，为反时限的功率保护特性。

如果这种保护方法仅有定性的保护概念，没有定量的准确的计算，那么，在工程上还是不能应用。幸喜，有准确的计算方法，可以算出补偿回路的不平衡功率。

3．补偿回路的不平衡功率计算方法

滤波回路一般由电容器、电抗器串联接成星形电路，星形电路在不平衡时星点漂移，不好计算。星形电路的不平衡，首先要将星形电路转换成三角形电路，

如图1：Y－Δ变换。