В системе передачи электроэнергии тиристорно-управляемый реактор (TCR) представляет собой реактивное сопротивление, соединенное последовательно с двунаправленным тиристорным вентилем. Тиристорный вентиль управляется по фазе, что позволяет регулировать величину поставляемой реактивной мощности в соответствии с изменяющимися условиями системы. Тиристорно-управляемые реакторы могут использоваться для ограничения повышения напряжения на слабо нагруженных линиях электропередачи. Другим устройством, которое раньше использовалось для этой цели, является магнитно-управляемый реактор (MCR), тип магнитного усилителя, также известный как преобразователь .
Параллельно последовательно соединенным реактивному сопротивлению и тиристорному вентилю может быть также конденсаторная батарея, которая может быть постоянно подключена или может использовать механическое или тиристорное переключение. Такая комбинация называется статическим компенсатором реактивной мощности .
Реактор с тиристорным управлением обычно представляет собой трехфазную сборку, обычно соединенную в треугольник для обеспечения частичного подавления гармоник . Часто основной реактор TCR разделен на две половины, а тиристорный вентиль подключен между двумя половинами. Это защищает уязвимый тиристорный вентиль от повреждения из-за перекрытий, ударов молнии и т. д. [1]
Ток в TCR изменяется от максимального значения (определяемого напряжением подключения и индуктивностью реактора) до практически нулевого путем изменения «Угла задержки включения» α. α определяется как угол задержки от точки, в которой напряжение становится положительным, до точки, в которой включается тиристорный вентиль и начинает течь ток.
Максимальный ток достигается, когда α равен 90°, в этой точке говорят, что TCR находится в состоянии «полной проводимости», а среднеквадратичное значение тока определяется по формуле:
Где:
V svc — действующее значение напряжения на шине «линия-линия», к которой подключен SVC.
L tcr — общая индуктивность TCR на фазу
Ток отстает на 90° от напряжения в соответствии с классической теорией цепей переменного тока. Когда α увеличивается выше 90°, до максимума 180°, ток уменьшается и становится прерывистым и несинусоидальным. Ток TCR, как функция времени, тогда определяется как:
В противном случае — ноль.
TCR состоит из двух основных элементов оборудования: самого реактора, который обычно имеет воздушный сердечник (хотя возможны реакторы с железным сердечником) и тиристорного клапана. В зависимости от напряжения системы может потребоваться промежуточный силовой трансформатор для повышения напряжения, обрабатываемого тиристорами, до напряжения системы передачи.
Тиристорный вентиль обычно состоит из 5-20 пар тиристоров, соединенных последовательно, встречно-параллельно. Обратно-параллельное соединение необходимо, поскольку большинство коммерчески доступных тиристоров могут проводить ток только в одном направлении. Последовательное соединение необходимо, поскольку максимальное номинальное напряжение коммерчески доступных тиристоров (примерно до 8,5 кВ) недостаточно для напряжения, при котором подключен TCR. Для некоторых низковольтных приложений может быть возможным избежать последовательного соединения тиристоров; в таких случаях тиристорный вентиль представляет собой просто встречно-параллельное соединение двух тиристоров.
Помимо самих тиристоров, каждая встречно-параллельная пара тиристоров имеет цепь резистор - конденсатор , подключенную параллельно ей, чтобы заставить напряжение на вентиле равномерно делиться между тиристорами и гасить «коммутационный выброс», который возникает при выключении вентиля.
TCR, работающий с α > 90°, генерирует значительное количество гармонических токов, особенно на 3-й, 5-й и 7-й гармониках. При подключении TCR в треугольник гармонические токи порядка 3n («триплэн гармоники») протекают только вокруг треугольника и не выходят в подключенную систему переменного тока. Однако 5-я и 7-я гармоники (и в меньшей степени 11-я, 13-я, 17-я и т. д.) должны быть отфильтрованы, чтобы предотвратить чрезмерное искажение напряжения в сети переменного тока. Обычно это достигается путем подключения фильтров гармоник параллельно с TCR. Фильтры обеспечивают емкостную реактивную мощность, которая частично компенсирует индуктивную реактивную мощность, обеспечиваемую TCR.
![{\displaystyle \omega t<{\pi -\alpha }:I(\omega t)=I_{tcr-max}{\sqrt {2}}[-cos(\alpha )-cos(\omega t)]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3063203bf61c4863fbd9a2fd9ec19fc520179b7d)
![{\displaystyle \alpha <\omega t<2\pi -\alpha :I(\omega t)=I_{tcr-max}{\sqrt {2}}[cos(\alpha )-cos(\omega t)]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a4001e0c2776bbcc519b89f997286b29683a4416)
![{\displaystyle {\omega t>{\pi +\alpha }}:I(\omega t)=I_{tcr-max}{\sqrt {2}}[-cos(\alpha )-cos(\omega t)]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0415bed2ac0e1a05a1c70a444dadb3e9d24525a8)