消弧线圈晶闸管调节方式及其谐波分析

消弧线圈晶闸管调节方式及其谐波分析

韦朝奥

（云南电网公司大理供电局云南大理671000）

摘要：本文通过分析晶闸管触发角调节式消弧线圈的工作特性，提出了消弧线圈补偿电流波形畸变产生的谐波问题，并通过复数形式的傅里叶变换研究了此类消弧线圈产生的高次谐波特性。文章还通过理论分析解决了晶闸管的耐压问题，并在消弧线圈二次侧绕组并接滤波电路，改善了消弧线圈工作电流波形畸变的问题。

关键词：晶闸管触发角，波形畸变，谐波，傅里叶级数

Abstract：ThispaperanalyzestheWorkcharacteristicsofthethyristorfiringangleadjustablesuppressioncoil，Proposesharmonicsofthesuppressioncoilcompensationcurrentwaveformdistortion。And，StudiestheharmonicscharacteristicsbyusingtheFouriertransform。Thearticlealsoaddressestheproblemofthyristorvoltage，ByincreasingFilteringcircuit，WecanimprovedthecurrentwaveformdistortionproblemwhichProducedinPetersencoil。

Keyword：Thyristorfiringangle，Waveformdistortion，harmonicwave，Fourierseries

一、绪论

随着城市的发展，我国配电网不断增大、延伸，同时越来越多的电力电缆应用于配电网中，因而导致了配电网单相接地故障电流剧增和单相接地故障频繁发生，据统计单相接地故障约占系统故障的70%以上。由于单相接地故障电流过大，接地点电弧不能自动熄灭，电弧重燃引起的过电压会危害设备的绝缘状况，常常引发两相或三相短路造成停电事故。

消弧线圈的用途是在电力系统出现单相接地故障时提供感性电流，以补偿电力系统线路对地的电容电流，有利于单相瞬时接地故障处电弧熄灭，从而避免故障跳闸，提高了电网的供电可靠率。

（一）消弧线圈调节系统现状

较早的配电网运行方式变化较少，消弧线圈调节安装好后不需要改变即可达到较好的补偿效果，然而，随着配电电网规模的扩大，线路投切频繁，系统运行方式改变频繁，因此消弧线圈自动调节方式可以达到很好的补偿效果。消弧线圈补偿系统的优点有：（1）经消弧线圈补偿接地后，能使单相接地故障点流过的电流减小，减缓故障相电压的恢复速度，减小了弧光接地过电压的危险。（2）由于中性点经消弧线圈接地减小了接地点电流，也就减轻了设备的损坏程度，抑制了电弧的扩散范围，配电网单相接地后仍能继续运行一段时间（规程允许运行时间为2小时），使操作人员能够从容不迫的查明接地原因并作出恰当处理。（3）中性点经消弧线圈接地可以避免电磁式电压互感器引起的铁磁谐振。因为在零序回路中，消弧线圈电感量远小于电压互感器的电感量，电压互感器相当于被消弧线圈短接，即使电压互感器因饱和引起三相不平衡，也不会产生过电压。

目前，系统运用的消弧线圈主要有：调匝式消弧线圈、调间隙式消弧线圈、调容式消弧线圈、变压器式晶闸管调节消弧线圈。

（二）本文的主要工作和意义

本文主要分析了变压器式晶闸管调节消弧线圈通过控制晶闸管的触发角，实现连续调节消弧线圈工作电流的原理，并计算分析了晶闸管的耐受电压问题，提出了解决措施。文章还对此种消弧线圈带来的谐波问题进行了傅里叶变换分析，并通过在变压器式消弧线圈二次绕组侧接3次谐波滤波电路、5次谐波滤波电路，解决了此类型消弧线圈工作电流畸变的问题。

二、变压器式晶闸管调节消弧线圈的理论分析

（一）晶闸管调节弧线圈的结构及原理

在设计和分析晶闸管调节方式消弧线圈的主要特性时，除了必须保证有足够大的调节范围和电感量的连续可调外，还必须解决好晶闸管控制的消弧线圈存在的电流波形畸变较大和晶闸管的耐压两个关键问题，下面对此进行分析和讨论。

图2.2变压器式晶闸管调节消弧线圈原理图

图2.4消弧线圈一次侧绕组电压电流波形图

（三）消弧线圈对晶闸管的耐压要求

（二）消除主要谐波的方法

图3.2消弧线圈加装滤波通道原理图

四、结论

（一）变压器式消弧线圈通过在二次侧绕组并接两个相向的晶闸管，通过调节晶闸管的触发角大小可以连续调节消弧线圈一次侧的工作电流。

（二）晶闸管在关断区间承受的电压大小，可以通过适当选择的值来控制，当的值选择的越小时，晶闸管关断时其承受的端电压也越小，晶闸管流过的电流越大，可以解决晶闸管的设计选择问题。

（三）晶闸管调节式消弧线圈产生的主要高次谐波可以通过在二次绕组侧并联滤波电路来消除。3次和5次滤波电路的使用，改善了消弧线圈工作电流的波形畸变问题，提高了电力系统运行稳定性。

参考文献

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[3]刘和平新型快速可调消弧线圈接地系统研究2004

[4]魏剑消弧线圈各种补偿方式的分析和应用现代商贸工业2010

[5]芦冬坤，柴新对地电容电流原理及方案电气开关2012