(1 北京金自天正智能控制股份有限公司，北京 100071；
2 江苏泰富兴澄特殊钢股份有限公司， 江苏 江阴 214400)
摘要： 介绍应用于晶闸管投切电容器中的一种矢量计算不平衡保护方法。 指出常规保护方法的不足，叙述了新方法的原理、计算方法、应用实例和实 现电路框图。此种保护方法简单。为多项工程实践验证，是有效的、可靠的、 可行的。
关键词： 晶闸管投切电容器(TTSC)；不平衡保护；矢量计算
A Protective Way of Vector's Imbalance Applied in TSC
YANG Jianning1, WANG ZhongQing2, LIANG Jingqin1
(1.Beijing Ariime Intelligent Control Co Ltd, Beijing 100071,China;
2.Jiang Su aiFu Xing Cheng Special Iron Co,Jiang Su Jiang Yin 214400,China)
Abstract： his paper introduces a new protective way of vector's imbalance that applied in TSC. It points out the shortage of the conventional method. It gives a full exp osition of the theory, calculating method, practical application example and the bl ock diagram. his method is very simple, effective, reliable and feasible that has been tested by numbers of projects.
Keywords： hyristor switchedcapacitor；Imbalance protection；Vector calculation
1 常规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 三角形电压和中性线电流不平衡保护。两种方法均有简练准确的应用公式，使 用起来方便有效。
在用于快速冲击性负载的谐波滤波和无功补偿中，应用晶闸管投切电容器(TSC)，将该不平衡保护方法应用于TSC装置中有问题。由于TSC装置动 作速度快，在20ms时间完成一次投切，跟随负载无功功率多次投切动作。 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， 电压互感器接在电容器的两端并联放电测量电压。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，所耗功率很小。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。对于静 态补偿装置一般动作很少，偶然停止，电压互感器可以承受住电容器的放电 能量。而TSC装置多次连续放电，电压互感器会因过热损坏。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。对中性线电流不平 衡保护，要取两个补偿回路的中性线的电流，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。此时两个中性线间有不平 衡电流，使保护电路误动作。
常规的不平衡保护方法不能适用于TSC电路，由此需要开发适用于TSC电路 的不平衡保护方法，使TSC电路能可靠安全地运行。
2 矢量计算不平衡保护电路的原理
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。当工作不正常时，若回路中有一个或两个电容器断开、短路，快熔损坏等故障，滤波回路就出现不平衡。不平衡的状态特征是三相相电流不平衡，但仅靠电流不平衡作不 平衡判断是不准确的、有一定难度。因为三相电压允许有5％的不平衡度，电容器有2％的不平衡度，电流要经过A/D转换，存在转换或干扰的误差，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：虽然电容器电流超前电容器电压90°这一物理现象没变, 但是三相补偿系统的相 电流和相电压不再为90°而是偏离90°一个角度，三相电路的不平衡一般引 起两相不平衡。利用这个特征就可以产生一种新的矢量计算不平衡保护方法。该方法采用检测回路的电压和电流，计算有功功率。三相平衡时有功功率为零，不平衡时，出现有功功率，随不平衡度增大有功功率增大，为反时限功率保护特性。
3 原理框图
三相电路某处出现不平衡时，两相有不平衡功率。保护电路有两相保护，就可以检测出任一相随机出现的不平衡。其原理框图为图1：
4 补偿回路的不平衡功率矢量计算方法
计算方法有多种，下面为一种。
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，难以准确计算。星形电路的不平衡计算，应首先要将星形电路 转换成三角形电路，
如图2：Y－Δ变换。
其计算公式为：
式中 Y－导纳，S。
设供电电压为平衡的正序电压，相电压对中性点的有效值为
5 应用实例
以某无功补偿及谐波滤波装置为例，三角形接线方式，其中5次谐波滤波器 的电容器的电容值为2×382.975μF, 电抗器的电感值为0.546m, Q值为44。 测试线电压为220V。按照上述公式，计算三相平衡状态和三角形AB边缺少 一个电容器时的不平衡状态，A、B、C三相的相电流幅值，相角，有功功率， 无功功率。计算电路平衡态和不平衡态的参数，如表1，实测该电路平衡态和不平衡态的参数，如表2。平衡电流波形如图3，不平衡电流波形如图4所示。
上例可以看出，理论计算值和实测值非常接近，理论计算是可信的。
6 结论
新型的矢量计算不平衡保护方法具有硬件电路简单，仅通过检测回路的电压、电流信号，计算电压电流的乘积；一套补偿系统有多路补偿回路, 不用在每个回路都设置矢量保护, 只要在总进线处设置一个即可。该方法现场标定简单，用低压加载不平衡补偿系统，可以准确推算出额定电压时的不平衡度。保护准确，在正常工作时不出现误动作，当系统发生三相不平衡时，能快速动作，实现报警和保护动作，不会漏保护。该方法有效，在数个中压、低压TSC滤波补偿工程应用中均有效地起到了保护作用。
参考文献
［1］JE Miller电力系统无功功率控制［M］胡国根译 北京水利电力出版社 1990
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