Trước khi đi vào phân tích cấu tạo và đặc tính làm việc của TSC, ta hãy đi vào tìm hiểu hiện tượng đóng tụ điện vào một nguồn điện áp.
Mạch điện được miêu tả như hình 2.8 bao gồm một tụ mắc nối tiếp với một bộ gồm hai van thyristor mắc song song ngược. Các phần tử này được cung cấp một nguồn điện áp lý tưởng (có điện trở và điện kháng bên trong bằng 0). Phân tích dòng điện quá độ khi đóng tụ vào nguồn điện áp (điều khiển mở van thyristor) cho ta hai trường hợp.
- Điện áp trên tụ không bằng điện áp nguồn cung cấp khi điều khiển mở van thyristor. Ngay sau khi điều khiển mở van thì dòng điện có cường độ rất lớn chạy qua tụ và nạp cho tụ một điện áp rất lớn trong một thời gian ngắn. Thiết bị đóng ngắt bằng
thyristor có thể không chịu đựng được quá trình này và dẫn đến các van bị chọc thủng.
- Điện áp trên tụ điện bằng điện áp nguồn cấp khi van thyristor được mở như miêu tả trên hình 2.8, phân tích chỉ ra rằng dòng điện sẽ tăng nhanh ngay lập tức đến giá trị dòng điện chế độ xác lập, và chế độ xác lập đạt được chỉ trong một thời gian rất ngắn. Mặc dầu dòng điện không tăng lớn hơn giá trị xác lập nhưng tốc độ tăng dòng điện di/dt rất nhanh làm cho thyristor không thể chịu được dẫn đến có thể bị chọc thủng.
Hình 2.8 Điện áp và dòng điện khi đóng tụ điện vào nguồn điện
Như vậy ta có thể kết luận rằng mạch điện đơn giản của TSC là không phù hợp. Để khắc phục nhược điểm trên, một cuộn kháng nhỏ được mắc nối tiếp với tụ điện như thể hiện trên hình 2.9.
Các phần tử cơ bản trong TSC một pha gồm bộ hai van thyristor đấu song song ngược đóng vai trò là thiết bị đóng cắt hai chiều mắc nối tiếp với một tụ điện và cuộn kháng nhỏ để hạn chế dòng điện quá độ.
Hình 2.9 TSC có cuộn kháng nối tiếp với tụ
Hình 2.10 Điện áp sau khi đóng van của TSC
Van thyristor cho phép dẫn trong thời gian là bội nguyên của nửa chu kì dòng điện. Tụ điện không được điểu khiển pha như trong TCR.
Van thyristor được điều khiển mở trong khoảng thời gian ngắn khi điện áp cực tiểu được cảm nhận trên van để cực tiểu dòng điện quá độ do đóng cắt van. Trừ dòng điện quá độ ban đầu này thì dòng điện TSC là hình sin và không có sóng hài bởi vậy không cần các bộ lọc sóng hài.
quá độ xảy ra khi quá điện áp do thao tác đóng cắt van theo dự tính cũng như do thao tác đóng van không đúng ở thời điểm không thích hợp. Một ưu điểm nữa của cuộn kháng này là cùng với tụ làm thành bộ lọc sóng hài phát ra từ TCR.
Hình 2.11 Các loại TSC ba pha
Thiết bị TSC ba pha bao gồm các TSC một pha đấu nối theo kiểu tam giác lại với nhau và đấu nối với hệ thống thông qua máy biến áp hạ áp có cuộn thứ cấp cũng đấu nối theo kiểu tam giác. Một cấu hình khác của TSC 3 pha 4 dây đấu nối kiểu sao cũng được thể hiện trên hình 2.11.
Thiết bị bù TSC thực tế bao gồm n phần tử TSC 3 pha có giá trị định mức bằng nhau mắc song song với nhau. Dung dẫn của toàn bộ TSC tại mọi thời điểm bằng dung dẫn của các phần tử TSC đang dẫn.
Trong một vài trường hợp các TSC phần tử có giá trị định mức khác nhau dựa trên cấu hình của hệ thống truyền tải. Trên hình 2.12 miêu tả một trường hợp như vậy.
bước điều khiển giá trị dung dẫn của SVC tăng lên 2n bước.
Hình 2.12 Sơ đồ TSC nói chung
Thiết bị TSC cho phép phản ứng nhanh trong khoảng từ nửa chu kì đến một chu kì. Tuy nhiên tốc độ phản ứng này có thể bị chậm lại do hệ thống điều khiển và hệ thống đo đếm.