CN103401252A - 台区低压无功自动分相补偿装置 - Google Patents

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王学良
孟宪臣
赵学兰
王志军
赵凤阁
华杰
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Abstract

台区低压无功自动分相补偿装置，属于输配电技术领域。本发明解决了低压台区的线损大，运行功率因数低的问题。本发明的三个电流互感器分别套在三根火线上，且二次线的一端同时与零功率测量单元相连，三个电流互感器的二次线的另一端分别与零功率测量单元的第一输入端、第二输入端和第三输入端相连，零功率测量单元的第一路输出端同时与三个继电器的控制端相连，零功率测量单元的第二输出端、第三输出端和第四输出端分别与三相电源和三个继电器的第一电源端相连，零功率测量单元的第五输出端同时与零线和三个继电器的第二电源端相连，三个继电器的输出端分别通过三个单相电容器与零线相连。本发明适用于公变低压台区。

Description

台区低压无功自动分相补偿装置
技术领域
本发明属于输配电技术领域。
背景技术
随着国民经济和科学技术的高速发展，居民的生活水平得以快速提高，各种先进的现代化家用电器迅速走入家庭，居民的用负荷也随之增加，目前居民所使用的家用电器与以往所使用的已有很大的不同，过去仅仅是白炽灯、电饭锅、电炒锅；而如今是节能灯、电冰箱、吸油烟机、液晶电视、空调、电磁炉、微波炉、洗衣机、电风扇、换气扇、电脑、吸尘器、加湿器、鱼缸循环水泵等各类家用电器，从用电负荷性质的角度说有本质上的区别，过去用电是阻性负荷（功率因数：COSФ=1）；而现在用电趋于感性负荷（功率因数：COSФ≈0.5或COSФ<0.5），过去台区变压器及低压配电线路输送的功率是：视在功率=有功功率；而现在所输送功率是：视在功率远远大于有功功率，这一点从功率三角形上不难看出，居民生活用电要消耗大量的无功电能，而对居民用户又不能收取力率电费。变压器、低压配电线路输送的电流增大，必然要增加功率损耗（P=I2R）。
另外：100kVA以下的低压动力户，由于不执行力率电费，用户不可能投资安装无功补偿设备来提高功率因数，长期处于低功率因数运行，无偿消耗大量的无功电能，占用了大量的系统资源；没有专用变压器的小型动力户、单相动力户、商业户、门市房（公共台区），同样存在类似的问题，其运行功率因数都很低，特别是到了夏季空调的大量使用，低压台区的用电负荷更是急剧增加；有形象照明的霓虹灯、发光牌匾、楼体照明等用户，均在用电高峰时段运行，导致配电线路功率因数更低了，而计费电能表又装在用户端，这样就大大增加了台区变压器和低压配电线路的功率损耗，同时也降低了配电网的供电能力，台区变压器经常出现过负荷、一次或二次保险熔断等故障，大大增加了供电企业的运维成本。由于国家政策所限对以上用户不执行力率电费，供电企业没有有效的手段去制约和管理，而台区变压器损耗和低压配电线路损耗只能由供电企业来承担，从而加大了供电企业的负担。
发明内容
本发明为了解决低压台区的线损大，运行功率因数低的问题，提出了台区低压无功自动分相补偿装置。
台区低压无功自动分相补偿装置，它包括三个电流互感器、零功率测量单元、三个继电器和三个单相电容器，
其中三个电流互感器分别套在三根火线上，用于对三根火线进行电流采样，三个电流互感器的二次线的一端同时与零功率测量单元的第四输入端相连，三个电流互感器的二次线的另一端分别与零功率测量单元的第一输入端、第二输入端和第三输入端相连，
零功率测量单元的第一路输出端同时与三个继电器的控制端相连，零功率测量单元的第二输出端、第三输出端和第四输出端分别与三相电源和三个继电器的第一电源端相连，零功率测量单元的第五输出端同时与零线和三个继电器的第二电源端相连，三个继电器的输出端分别通过三个单相电容器与零线相连。
本发明降低了低压台区的线损，提高了低压台区的运行功率因数，由于公变台区多为单相负荷，功率大小不相等、角度也不对称，故采用单相电容器并联到单相电源的方式，根据各单相回路所需无功功率的不同分别进行自动跟踪补偿，以提高公变及配电网的功率因数，使配电变压器、低压配电线路输送的视在功率尽可能的接近有功功率，降低线路承载的电流，从而提高配电网的利用率和使用寿命，降低配电网的维护成本，有效降低公变台区的低压损耗，提高经济效益。例如：台区变压器的运行功率因数从0.5提高到0.95时，运行电流降低48%，低压线损降低50%—70%（与线径、长度、负荷大小有关）。
本发明适用于公变低压台区居民、低压三相四线制电源进户、单相负荷、100kVA以下不执行利率电费的用户。
附图说明
图1是具体实施方式一所述的台区低压无功自动分相补偿装置的结构图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的台区低压无功自动分相补偿装置，它包括三个电流互感器1、零功率测量单元2、三个继电器3和三个单相电容器4，
其中三个电流互感器1分别套在三根火线上，用于对三根火线进行电流采样，三个电流互感器1的二次线的一端同时与零功率测量单元2的第四输入端相连，三个电流互感器1的二次线的另一端分别与零功率测量单元2的第一输入端、第二输入端和第三输入端相连，
零功率测量单元2的第一路输出端同时与三个继电器3的控制端相连，零功率测量单元2的第二输出端、第三输出端和第四输出端分别与三相电源和三个继电器3的第一电源端相连，零功率测量单元2的第五输出端同时与零线和三个继电器3的第二电源端相连，三个继电器3的输出端分别通过三个单相电容器4与零线相连。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一的进一步限定，所述三个电流互感器1均采用型号为LXK-80的电流互感器实现。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一的进一步限定，所述零功率测量单元2是采用跨相90°接线方法实现的。
该台区低压无功自动分相补偿装置可安装在集中表箱内，也可以在箱外安装，将三台小型电流互感器安装在三相电源开关下端，二次线、三相电压线及零线分别引入补偿装置。通过安装本发明所述装置，提高用户（居民）单相用电设备的功率因数，用户所需的无功电能不再由配电网提供，而是就地、就近得到补偿，从而提高了台区变压器和配电线路的运行功率因数，降低了视在功率、降低了配电网的电流，减少配电网功率损失，在现有供电资源不变的情况下，有效的提高了供电质量和设备利用率，低压配电网络功率因数提高了，不再向电网索取无功电能，这样10kV线路的功率因数自然得到了提高同时也降低了损耗，可谓是一举两得。
本发明将三个小型电流互感器分别套在三根火线上进行电流采样，接入三相电压，测量有功功率以获取电压的方式驱动微型继电器带动中间继电器来投切单相电容器，该装置分三相分别输出5路控制端子与继电器连接控制投切电容器，根据各相负荷所需无功功率进行分相跟踪补偿，以提高单相负荷的功率因数。
将三个小型电流互感器分别套在三根火线上进行电流采样，与三相线电压分别构成零功率（跨相90°接线）测量单元，相电流与线电压（Ia与Ubc，Ib与Uca，Ic与Uab）形成，当功率因数等于1,时，测量单元没有电压输出，微型继电器不动作；当功率因数小于1且
Figure BDA00003660476800033
时，测量单元有电压输出，微型继电器动作，通过控制端子输出220V电压使中间继电器动作，
将单相电容器并联到低压线路上，释放无功电能以满足负荷的需要，当负荷处于上升趋势功率因数越低、无功功率越大，测量单元输出的电压就越高，微型继电器动作的个数就越多，投入的电容器也就越多；当负荷趋于下降时功率因数升高、无功功率减少，测量单元输出电压降低，已动作的微型继电器会逐个释放，投入的电容器也逐个减少。

Claims (3)

1.台区低压无功自动分相补偿装置，其特征在于，它包括三个电流互感器（1）、零功率测量单元（2）、三个继电器（3）和三个单相电容器（4），
其中三个电流互感器（1）分别套在三根火线上，用于对三根火线进行电流采样，三个电流互感器（1）的二次线的一端同时与零功率测量单元（2）的第四输入端相连，三个电流互感器（1）的二次线的另一端分别与零功率测量单元（2）的第一输入端、第二输入端和第三输入端相连，
零功率测量单元（2）的第一路输出端同时与三个继电器（3）的控制端相连，零功率测量单元（2）的第二输出端、第三输出端和第四输出端分别与三相电源和三个继电器（3）的第一电源端相连，零功率测量单元（2）的第五输出端同时与零线和三个继电器（3）的第二电源端相连，三个继电器（3）的输出端分别通过三个单相电容器（4）与零线相连。
2.根据权利要求1所述的台区低压无功自动分相补偿装置，其特征在于，所述三个电流互感器（1）均采用型号为LXK-80的电流互感器实现。
3.根据权利要求1所述的台区低压无功自动分相补偿装置，其特征在于，所述零功率测量单元（2）是采用跨相90°接线方法实现的。
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