晶閘管投切電容器觸發(fā)器的技術參數和標準

對于晶閘管投切電容器(TSC)來說，晶閘管的負載是容性的電容器，不是感性的電抗器和電機，不是阻性的電阻器，對于TSC的觸發(fā)器就不同于電機、電抗器、電阻器的觸發(fā)器，有特殊的要求。

隨著TSC補償裝置結構形式、電壓等級、晶閘管結構、選取同步觸發(fā)的信號等的不同，觸發(fā)器也有所不同。好的TSC觸發(fā)器保證了TSC裝置可靠運行，欠缺的TSC觸發(fā)器，使得整套TSC裝置工作不正常。

下面談晶閘管投切電容器(TSC)的觸發(fā)器需要注意的技術性能參數要求、標準。

1.專業(yè)術語定義：

電網同步電壓信號：觸發(fā)器的同步電壓信號取自電網電壓。

晶閘管過零同步信號：觸發(fā)器的同步電壓信號取自晶閘管的陰極、陽極。

晶閘管觸發(fā)電流變化率 ：指的是晶閘管觸發(fā)電流的陡度，1us上升的觸發(fā)電流mA數值。一般>40mA/us。

觸發(fā)脈沖寬度(us)：觸發(fā)電流上升到10%和下降到10%的時間，單位us.一般>50us。

晶閘管觸發(fā)電流強度(mA):一般為晶閘管觸發(fā)電流的5～7倍，>500mA。

脈沖列觸發(fā)：TSC的晶閘管觸發(fā)電流不是單脈沖或雙脈沖，而是一串脈沖，脈沖串的寬度可以是120 、180 、甚至是360 。

擎住電流：門極觸發(fā)電流的平臺。要求有一個“肩膀”;“肩膀”越高，即“擎住電流”峰值越大，晶閘管就越能保證導通;“肩膀”越寬，即“擎住電流”有效值越大，晶閘管就越能保證導通。

觸發(fā)器的絕緣水平：指觸發(fā)器能夠耐住的電壓水平，指的是觸發(fā)器的輸出端電網側的高電位和觸發(fā)器的輸入低電位之間可承受的電壓水平。

TSC觸發(fā)器動作時間(ms)：指的是TSC從停止到再觸發(fā)的時間，快速的觸發(fā)器為20ms。不是TSC得到命令到動作的時間。

TSC 觸發(fā)器的諧波電流特性：主回路有大量諧波電流時，觸發(fā)器仍然可以使得晶閘管正常工作。

TSC觸發(fā)器的低次濾波電路觸發(fā)特性：看觸發(fā)器是否可以在低次諧波回路中，如3次濾波回路，仍然可以使得晶閘管正常工作。

不平衡觸發(fā)器和平衡觸發(fā)器：不平衡觸發(fā)器可以分別觸發(fā)各相晶閘管，平衡觸發(fā)器得到命令時各相晶閘管都要動作。

導通電流沒有沖擊：觸發(fā)器從停止到觸發(fā)時，晶閘管的電流沒有明顯高于正常穩(wěn)態(tài)值，一般導通時的沖擊電流不大于正常電流峰值的1.7倍。

2. 理想的沒有電流沖擊的TSC觸發(fā)有兩項要求：

1) 濾波電路的電容器必須予充電到電網的峰值電壓+電抗器的電壓，濾波裝置的濾波次數為2、3時，電抗器的電壓值很大;

2) 晶閘管在正弦波電源電壓的正或負峰值點觸發(fā)

保證了這兩項要求，就是理想狀態(tài)，不會有沖擊電流。

3. 觸發(fā)電容器負載不同于電感負載，電感負載可以是單脈沖、雙脈沖，電容負載的觸發(fā)脈沖要求為脈沖列。原因是電容器在斷電時，電容器有直流電壓，數值為電網的峰值電壓加電抗器的電壓，電容器上有放電電阻，電容器電壓向電阻器放電，電容器電壓不斷降低，說明晶閘管的觸發(fā)點在不斷的變化;電容器做成濾波電路電容器里有大量的諧波電流，不是僅僅有基波50Hz的電流，在大的諧波電流下，電流在一個基波期間有多處過零點，單脈沖觸發(fā)晶閘管，在半個基波電流下可能引起電流中斷;在長期停止和瞬時停止時，電容器上的停止電位有所不同。

4. 兩類觸發(fā)電路：從電網同步電壓和從晶閘管兩端取得過零同步信號。

它們各有優(yōu)缺點：從電網取得同步信號安全，調試方便，觸發(fā)放心，不管晶閘管工作在多高的電壓下，在主回路不送電的情形下，只要觸發(fā)特性滿足要求，就可以放心合閘送電，給出觸發(fā)命令，TSC一定可以正常工作。由于有同步電源、觸發(fā)電路、脈沖變壓器，電路元件多，費用高些。

從晶閘管兩端取得過零同步信號的特點與上述方法相反，用的元件少，費用低，但是調試費時，不送主回路電源不知道觸發(fā)器好使不好使，調試不方便。

一般，400V電網可以用晶閘管兩端取信號，也可以用從電網取得同步信號。

高于400V宜從電網取得同步信號。

5. 晶閘管的種類：

有模塊式的、餅式的、雙向可控硅的結構。餅式的觸發(fā)電流大于模塊式的。

根據雙向可控硅的要求觸發(fā)電流可以是正向的也可能是反向的，觸發(fā)電路的觸發(fā)電流大，正負可控硅的觸發(fā)電流不等，大約在負向電流觸發(fā)時，反管工作時觸發(fā)電流>500mA，正管工作時觸發(fā)電流>1A。

雖然雙向可控硅結構簡單，還是盡量不選取雙向可控硅為好。

模塊式的晶閘管的耐壓水平可以有4000V的，有的公司把它應用到了10KV電網的TSC裝置中。

6. 觸發(fā)器的絕緣水平和屏蔽接地

觸發(fā)器是用低的電壓觸發(fā)高電壓的晶閘管。觸發(fā)器安全工作有絕緣等級的要求。應用晶閘管的電網電壓有不同的等級，觸發(fā)的絕緣要求也不同。觸發(fā)器的絕緣要求是跟隨著裝置所在的電網電壓等級的絕緣要求的，裝置的絕緣電壓就是觸發(fā)器要滿足的絕緣電壓等級。

脈沖變壓器觸發(fā)電路的初級次級應有屏蔽層。屏蔽層接入地線。

7. 觸發(fā)器特性

(1)TSC觸發(fā)器動作時間(ms)：快速沖擊性負載的補償，要求晶閘管從停止到再次觸發(fā)的時間為20ms,即在一個周波的時間內觸發(fā)動作，晶閘管仍然沒有沖擊電流，平衡負載的晶閘管要求在快速動作時候三相開關均動作。

沖擊類負載是電流或無功功率從很小的值，在極短的時間達到極大值，如電焊機、冶金企業(yè)的中軋機、電弧爐、起重機負載。沖擊類負載要求觸發(fā)器的動作時間20ms，快速動作。

測量快速性的方法：用雙蹤示波器，一端測量命令，一端測量兩相電流，觀測命令和電流的時間，閉合打開命令的時間變短，觀測由打開命令到閉合命令晶閘管開關是否可以做到20ms動作。

完成快速動作不僅僅靠觸發(fā)電路，還要包括控制器，控制器的無功功率計算速度也要快。

(2)TSC 觸發(fā)器的諧波電流特性：濾波電路中諧波電流大時，在一個周波電壓里，電流多次過零，要求觸發(fā)器連續(xù)觸發(fā)—脈沖列觸發(fā)，使得晶閘管不截止，電流不斷續(xù)。

(3)TSC觸發(fā)器的濾波電路觸發(fā)特性：濾波電路存在電抗器，電抗器使得電容器工作電壓高于電網電壓，在TSC停止時，晶閘管的電壓>0V,濾波次數越低，晶閘管電壓越高，在濾波電路中，要求觸發(fā)器仍然可以觸發(fā)晶閘管。

(4)不平衡觸發(fā)器和平衡觸發(fā)器：不平衡觸發(fā)器有三個觸發(fā)命令可以分相觸發(fā)，平衡觸發(fā)器只有一個觸發(fā)命令，得到命令三相開關都要動作。

(5)導通電流沒有沖擊：在快速投切動作時，電容器充電到電網電壓的峰值，由于是理想投切狀態(tài)，導通瞬間，晶閘管幾乎沒有沖擊電流。在停止了一段時間后，電容器上直流電壓幾乎放電完，晶閘管上沒有直流電壓，此時晶閘管觸發(fā)為非理想狀態(tài)，觸發(fā)有一點沖擊，但是不應大于1.7倍的正常值。

(6)觸發(fā)晶閘管導通，晶閘管兩端的電壓理想狀態(tài)為晶閘管的導通壓降2V左右，不理想的狀態(tài)有一點過零前后沿沖擊電壓，沖擊電壓值越小越好。

8.觸發(fā)脈沖線的要求 觸發(fā)線應用雙色雙絞線。白色為觸發(fā)級(G)，紅色為陰極(K)

9. 電容器組主電路形式：

三角形電路，晶閘管可以放在三角形內，也可以放在三角形外，放在三角形外的開關一般為2控3電路，2對晶閘管開關控制3相電路。2控3電路簡單，但是，觸發(fā)電路的要求很高，2對晶閘管開關的閉合和打開有時序的要求，忽略了，會造成觸發(fā)晶閘管時主回路電流大，晶閘管在停止時承受的電壓高，甚至，有的晶閘管對不動作。2控3觸發(fā)電路,設計的晶閘管的承受電壓不應超過2倍的峰值電壓加電抗器的電壓。

晶閘管開關可以是兩只晶閘管的反并聯，也可以是一只晶閘管一只二極管的反并聯的結構形式。用一只晶閘管一只二極管的反并聯的結構形式更合理，但是要注意減少合閘電流的沖擊。

10. 電網同步電壓類觸發(fā)電路宜設計相序錯電路功能，當觸發(fā)錯誤時候，晶閘管有很大沖擊電流，沖擊電流引起電網電壓畸變，瞬時相序破壞，用此功能封鎖晶閘管，保護主回路。宜設計有同步電壓丟失，跳掉主開關的功能。

11. 電網同步電壓類觸發(fā)電路，電網電壓采樣回路中宜設計帶有濾波功能，工業(yè)企業(yè)電網受到諧波電流沖擊，電壓引起畸變，濾波電路濾除諧波，可以提高觸發(fā)時刻的準確性。

12. 觸發(fā)電路對晶閘管產生的觸發(fā)電流要有500mA左右，觸發(fā)電流的產生宜用脈沖變壓器的方法產生。盡量避開光耦電子電路觸發(fā)的方式，光耦觸發(fā)電流太小，不可靠。脈沖變壓器的安裝位置盡量靠近晶閘管。

中壓TSC的觸發(fā)，一定要用脈沖變壓器方式，不可用高電路板形式，因為晶閘管導通時電位太低，沒有能量產生觸發(fā)電流。此時脈沖變壓器要工作在推挽方式。

13 主回路受到干擾檢查的方法，停止觸發(fā)電源觀察是否還有干擾，如果還有，將晶閘管的觸發(fā)極G和陰極K短路，觀察如果還有干擾，則可以判斷是晶閘管的問題，與觸發(fā)電路無關。

14 觸發(fā)電路為低壓弱電控制電路，盡量遠離主電路，防止干擾。

結束語

本文試圖從負載要求、補償裝置結構、電壓等級、晶閘管結構同步信號的選取方式等不同的角度，闡述晶閘管投切電容器(TSC)的觸發(fā)器的技術性能參數要求、標準，以推動TSC觸發(fā)器技術的進步。