サイリスタ制御リアクター

電力伝送システムにおいて、サイリスタ制御リアクトル (TCR)は双方向サイリスタバルブと直列に接続されたリアクタンス です。サイリスタ バルブは位相制御されており、これにより、供給される無効電力の値をさまざまなシステム条件に合わせて調整できます。サイリスタ制御リアクトルは、軽負荷の伝送ラインの電圧上昇を制限するために使用できます。この目的に使用されていた別のデバイスは、磁気制御リアクトル (MCR) です。これは、トランスダクタとも呼ばれる磁気増幅器の一種です。

直列接続されたリアクタンスとサイリスタ バルブと並列に、コンデンサ バンクが存在する場合もあります。コンデンサ バンクは、恒久的に接続することも、機械式またはサイリスタ スイッチングを使用することもできます。この組み合わせは、静的 VAR 補償装置と呼ばれます。

サイリスタ制御リアクトルは通常、三相アセンブリであり、通常はデルタ配置で接続され、高調波を部分的にキャンセルします。多くの場合、メインTCRリアクトルは2つの半分に分割され、サイリスタバルブが2つの半分の間に接続されています。これにより、脆弱なサイリスタバルブがフラッシュオーバーや落雷などによる損傷から保護されます。^[1]

TCR の電流は、「点火遅延角度」α を変化させることで、最大値 (接続電圧とリアクタのインダクタンスによって決定) からほぼゼロまで変化します。α は、電圧が正になる時点からサイリスタ バルブがオンになり電流が流れ始める時点までの遅延角度として定義されます。

最大電流は α が 90° のときに得られ、その時点で TCR は「完全導通」状態にあると言われ、rms 電流は次のように表されます。

${\displaystyle I_{tcr-max}={V_{svc} \over {2\pi fL_{tcr}}}}$

どこ：

V _{svc は、} SVCが接続されている線間バスバー電圧の実効値です。

L _tcrは相当たりの総TCRインダクタンスである。

従来の AC 回路理論によれば、電流は電圧より 90° 遅れます。α が 90° を超えて最大 180° まで増加すると、電流は減少し、不連続で非正弦波になります。TCR 電流は時間の関数として次のように表されます。

${\displaystyle \omega t<{\pi -\alpha }:I(\omega t)=I_{tcr-max}{\sqrt {2}}[-cos(\alpha )-cos(\omega t)]}$

${\displaystyle \alpha <\omega t<2\pi -\alpha :I(\omega t)=I_{tcr-max}{\sqrt {2}}[cos(\alpha )-cos(\omega t)]}$

${\displaystyle {\omega t>{\pi +\alpha }}:I(\omega t)=I_{tcr-max}{\sqrt {2}}[-cos(\alpha )-cos(\omega t)]}$

それ以外の場合はゼロです。

TCR は、主に 2 つの機器で構成されています。リアクタ自体 (通常は空芯リアクタ (鉄芯リアクタも可能)) とサイリスタ バルブです。システム電圧によっては、サイリスタが処理する電圧を送電システム電圧に昇圧するために 中間電力変圧器が必要になる場合があります。

サイリスタ バルブは、通常、直列に接続された 5 ～ 20 個の逆並列接続されたサイリスタペアで構成されます。逆並列接続が必要なのは、市販されているサイリスタのほとんどが一方向にしか電流を流せないためです。直列接続が必要なのは、市販されているサイリスタの最大定格電圧 (最大約 8.5 kV) が、TCR が接続されている電圧には不十分なためです。低電圧アプリケーションによっては、サイリスタの直列接続を回避できる場合があります。このような場合、サイリスタ バルブは、単に 2 つのサイリスタを逆並列接続したものになります。

サイリスタ自体に加えて、各逆並列サイリスタ ペアには抵抗器-コンデンサ回路が接続されており、バルブの両端の電圧をサイリスタ間で均等に分割し、バルブがオフになったときに発生する「整流オーバーシュート」を抑制します。

α > 90° で動作する TCR は、特に 3 次、5 次、7 次高調波でかなりの量の高調波電流を生成します。TCR をデルタ接続すると、3n 次高調波 (「三次高調波」) はデルタの周りだけを流れ、接続された AC システムに漏れることはありません。ただし、AC ネットワークでの過度の電圧歪みを防ぐために、5 次と 7 次高調波 (および程度は低いものの 11 次、13 次、17 次など) をフィルタリングする必要があります。これは通常、高調波フィルタをTCR と並列に接続することで実現されます。フィルタは容量性無効電力を提供し、TCR によって提供される誘導性無効電力を部分的に相殺します。