CN1022786C

CN1022786C - 自适应就地补偿方法及补偿装置

Info

Publication number: CN1022786C
Application number: CN 92103781
Authority: CN
Inventors: 曹作炎; 郑建宏
Original assignee: Rongfa Science & Technology Development Corp Tianjin City
Current assignee: Rongfa Science & Technology Development Corp Tianjin City
Priority date: 1992-05-25
Filing date: 1992-05-25
Publication date: 1993-11-17
Anticipated expiration: 2007-05-25
Also published as: CN1066155A

Abstract

自适应就地补偿方法及补偿装置涉及一种在交流异步电机供电线路中并联电力电容器以就地补偿其无功功率损耗的补偿方法和补偿装置，利用一组固定电容器将满负荷时的最高功率因数补偿到接近于1，同时根据负载的变化控制多组微补电容器自动循环投入或切除，使被补电机功率因数始终保持在最佳值。本发明可自动适应被补电机功率因数的变化，并可避免频繁投入和切除电容器，延长了电容器和接触器的使用寿命。

Description

本发明涉及一种在交流异步电机供电线路中并联电力电容器以就地补偿其无功功率损耗的补偿方法及补偿装置。

在电力拖动方式中，以交流异步电机安装数量最多，运行最为可靠，其最大的缺陷是由于异步而造成的视在电流大于有功电流。在理论上，将有功电流与视在电流之比称为功率因数，也即视在电流落后于电压相位角的余弦值COSΦ。在电机的运行过程中，由于电机负载的变化，其功率因数和电流的大小都要发生变化。满负荷情况下的功率因数一般为0.7-0.92，而欠负荷情况下的功率因数则有0.5-0.7，也就是说，线路和供电设备中的线电流为有功电流的1.4-2倍，这样大的电流不但要占用设备容量，而且要造成线路触点和接线端子发热，为消除这一不经济的视在电流，多在线路中并联电力电容器，利用电力电容器中电流相位超前于电压相位的特性来平衡电机电流相位落后于电压的相位。经完全平衡后，线路的视在电流即等于有功电流，功率因数COSΦ等于1。

按照电力电容器接入线路的部位，可将电容器补偿方法分为集中补偿、分散补偿和就地补偿。现有技术中的就地补偿方法是将一组固定电容器并接在被补电机的供电线路中，并在所经过的供电线路上发挥补偿作用，但由于被补电机的功率因数在运行过程中是不断变化，而固定补偿电容不能自动适应功率因数的变化，故常常发生过补或欠补的情况，为了纠正过补或欠补，往往要频繁切换和投入补偿电容器，以调整补偿电容器容量，其结果不仅使补偿电容器和接触器寿命受到影响，而且补偿效果也不佳。

本发明的目的是获得一种能自动适应电机功率因数的变化并可有效地避免频繁地投入和切除电容器的就地补偿方法及相应的补偿装置。

为了实现上述目的，本发明利用一组固定电容器将被补电机满负荷时的最高功率因数补偿到接近于1，同时根据被补电机负载的变化使多组微补电容器循环投入或切除，以使被补电机的功率因数始终保持在最佳值，此即“一步到位、微调补齐”的补偿方法。采用上述补偿方法的补偿装置可由一组固定电容器和4组以上微补电容器以及控制4组以上微补电容器自动循环投入或切除的控制电路组成。以下结合具体实施例对本发明自适应就地补偿方法及补偿装置的技术特征作进一步的详细说明。

附图1为“一步到位，微调补齐”补偿方法的原理示意图。

附图2为自适应就地补偿装置的电路图。

在附图1中，A曲线表示被补电机补偿前COSΦ的变化情况，其满负荷时的最高COSΦ为0.8，欠负荷时的最低COSΦ为0.5。本发明“一步到位，微调补齐”补偿方法的实质是，利用一组固定电容器将被补电机满负荷时的最高COSΦ补偿到接近于1，即从0.8补偿到0.96-1，如B曲线所示。COSΦ低于0.96-1时，采用循环投入或切除多组微补电容器的方法，使COSΦ补齐到1，如C曲线所示，这样，即可使被补电机COSΦ始终保持在最佳值。所谓循环投入或切除多组微补电容器，是指无论是投入或切除微补电容器都是从第一组微补电容器开始周而复始地进行，也即欠补投入时，先投入第一组，投入第一组后仍欠补时，再投入第二组，依此类推;过补切除时，先切除第一组，切除第一组后仍过补时，再切除第二组，依此类推。显然，这种“一步到位、微调补齐”的补偿方法可适应COSΦ的变化，不致出现长时间的过补或欠补，因而具有良好的补偿效果，而且可以有效地避免频繁投入或切除固定电容。

参考附图2，采用上述补偿方法的补偿装置可由一组固定电容器和4组以上微补电容器以及控制4组以上微补电容器自动循环投入或切除的控制电路组成。

固定电容器C通过电抗器DK和熔断器RL以及自动保护开关ZK并联于被补电机三相供电线路中并将被补电机满负荷时的最高功率因数补偿到0.96-1。4组微补电容C₁、C₂、C₃、C₄分别与交流接触器开关触点CJ_1-1、CJ_1-2、CJ_1-3、CJ_1-4、熔断器RL₁、RL₂、RL₃、RL₄串联后再并联，并经自动保持开关ZK并联于被补电机三相供电线路中，交流接触器开关触点的通断由控制电路控制。控制电路包括电流相位传感器LXH，交流接触器J₁、J₂、J₃、J₄、控制器JK（如深圳华冠电器厂出品的JKG-4、6、8、10控制器）和显示器，LXH从被补电机三相供电线路的A相线中检测出被补电机电流相位的变化并向控制器JK输出电流相位信号，控制器 JK对电流相位信号加以分析后向交流接触器输出投切信号，使交流接触器自动循环接通或关断，并进而使微补电容器自动循环投入或切除，已投入的微补电容器的组别由显示器加以显示。最简单的显示器莫过于分别与交流接触器开关触关CJ1-2、CJ2-2、CJ3-2、CJ4-2串联的显示灯XD₁、XD₂、XD₃、XD₄。显示灯XD₁、XD₂、XD₃、XD₄和控制器JK的电源及控制器的电压信号可通过熔断器RL。从自动保护开关ZK后的A相取得。

上述补偿装置投入运行时，应先接通自动保护开关ZK，电流首先通过RL和DK流入固定电容器C，固定电容器C即投入线路并将被补电机D满负荷时的COSΦ提高到0.96-1，如果此时被补电机D工作在满负荷，COSΦ接近于1，控制器JK不输出任何投切信号。

如果被补电机D负荷减小，COSΦ下降并持续一段时间，则JK向CJ₁输出投入信号，使CJ₁吸合，吸合初期，三相电流经RL₁和限流电阻后通过CJ1-1的第一组触点流入微补电容器C₁中;吸合后期，CJ1-1第二组触点接通，限流电阻短路，电流直接流入C₁，显示灯XD₁显示C₁正常投入运行，使线路COSΦ提高，如果提高到0.96-1，JK不再输出投入信号;如果低于0.96-1，则经延时后JK向CJ₂再输出投入信号，使CJ1-2吸合并使C₂投入运行，XD₂亮启，CJ2-1的吸合过程与CJ1-1的吸合过程相同。C₁和C₂投入运行后，如果使线路COSΦ提高到0.96-1，JK不再输出投入信号，如果COSΦ仍低于0.96-1，则JK经延时后再输出投入信号，使C₃投入运行，依此类推。

如果被补电机负荷增大，COSΦ上升并超过1时，JK向CJ₁ 输出切除信号，CJ₁线圈失电，触点断开，C₁即从线路中切除，XD₁灭。C₁被切除后，如COSΦ仍大于1，则JK再向CJ₂发出切除信号，使C₂切除，XD₂灭。此时，如果COSΦ下降到0.96-1，则JK不再输出切除信号。

如果被补电机负荷减小，COSΦ下降，则JK经延时后再输出投入信号，使C₄投入。C₄投入后，如COSΦ仍低于0.96-1，则JK经延时后再输出投入信号，使C₁投入。依此类推，直至COSΦ提高到0.96-1。

由此可见，微补电容的投入和切除都是以循环步进的方式进行的。为了便于选配固定电容器和各组微补电容器容量，电力电容器最好采用积木式结构的电容器。

本发明可自动适应被补电机功率因数的变化，补偿效果好，并可有效地避免频繁投入和切除电容器，延长了电容器和接触器的使用寿命。因此，本发明可广泛用于就地补偿异步电机无功功率损耗。

Claims

1、一种在交流异步电机供电线路中并联电力电容器以就地补偿其无功功率损耗的补偿方法，其特征在于利用一组固定电容器将被补电机满负荷时的最高功率因数补偿到接近于1，同时根据被补电机负载的变化使多组微补电容器循环投入或切除，以使被补电机的功率因数始终保持在最佳值。

2、一种采用权利要求1所述的补偿方法就地补偿交流异步电机无功功率损耗的补偿装置，其特征在于它是由一组固定电容器和4组以上微补电容器以及控制4组以上微补电容器自动循环投入或切除的控制电路组成;所述固定电容器通过电抗器、熔断器和自动保护开关并联在被补电机三相供电线路中并将被补电机满负荷时的最高功率因数补偿到0.96-1;所述4组以上微补电容器分别与交流接触器开关触点和熔断器串联后再并联，并经自动保护开关并联在被补电机三相供电线路中，交流接触器开关触点的通断由控制电路控制;所述控制电路包括电流相位传感器、交流接触器、控制器和显示灯，电流相位传感器从被补电机三相供电线路的A相线中检测出被补电机电流相位的变化并向控制器输出电流相位变化信号，控制器对电流相位变化信号加以分析后向交流接触器输出投切信号，使交流接触器自动循环接通或关断并进而使微补电容器自动循环投入或切除，已投入的微补电容器的组别由与第二组交流接触器开关触点串联的显示灯显示。