TSC/TCR式消弧线圈的晶闸管控制电路的研究

0 引言

单相接地故障是电力系统最常见的故障。中性点不接地电网发生单相接地故障时，可带故障运行2 小时。但是如果电网中的对地电容电流较大(如电缆线路)，就会在接地点形成较大电弧，对电力系统的安全运行造成威胁。应用消弧线圈能够可靠熄灭电弧。本文对TSC/TCR 式消弧线圈的晶闸管控制电路进行了设计分析，通过实验电路测试，效果理想。

1 TSC/TCR 式消弧线圈的结构及工作过程

TSC 与TCR 电路通过改变消弧线圈二次侧的感抗值，进而改变消弧线圈在系统中的电感值，以补偿电网的容性电流。

TSC(Thyristor Switched capacitor ) 即晶闸管投切电容。

由三组容量比为1:2:4 的电容和晶闸管开关组成，通过控制晶闸管的通断，使二次侧投入的电容值按照一定规律变化。这种调节是分级的，并不连续。

TCR(Thyristor Controlled Reactor) 即晶闸管控制电抗器，由电抗器和晶闸管开关构成，通过控制晶闸管的触发角，改变等效电抗。其电流在一定范围内连续变化。

通过消弧线圈控制器测算电网的电容电流值，计算需要投入的电容值与电感量，电容由TSC 控制电路投入，电抗由TCR触发电路投入。下面将分别对TSC与TCR的控制电路进行分析、研究。

2 TSC 控制电路

2.1 电压的过零点检测

电容器在投切的过程中会有较大的冲击电流，损坏晶闸管。因此应在输入的交流电压与电容上的残留电压相等，即晶闸管两端的电压为零时将其首次触发导通。过零检测电路能够在输入信号过零点时输出过零脉冲，如图2所示。

可以看出，正弦信号经过不可控整流桥，在B点产生只有上半周，周期为π 的正弦波，经过运放与一接近于零的电压进行比较，在C点产生过零时刻的脉冲，如图3 所示。

2.2 晶闸管过零触发电路

晶闸管过零触发电路将电压过零检测电路生成的过零脉冲作为触发信号的基准。当控制器需要投入某一组或几组晶闸管时，会由采集卡发出对应的高电平信号，此高电平信号和C 点信号作“与”,在D 点产生过零投切信号。由NE55时基电路产生频率5kHz的脉冲，与过零投切信号作“与”,形成脉冲序列。该序列经过三极管的功率放大作用后，通过脉冲变压器PM输出双向反并联晶闸管组的驱动信号。