CN104466987B - 一种新型智能动态混成无功补偿装置 - Google Patents

一种新型智能动态混成无功补偿装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型智能动态混成无功补偿装置，它包括SVG单元（2）和SVC单元（3），所述SVG单元（2）前侧设置有主断路器（2.15）、隔离变压器（2.8）、接触器一（2.16）、接触器二（2.7）、预充电电阻（2.6）、电抗器（2.5）、放电电阻（2.17）和滤波电容（2.4），所述SVG柜体（2.3）后侧设置有主控板（2.14）、采样霍尔（2.13）、转接板（2.12）、IGBT模块（2.11）、吸收电容（2.10）和叠层母排（2.9），所述SVC单元（3）由熔断器（3.1）、可控硅（3.2），分补电容（3.3）和共补电容（3.4）组成。本发明一种新型智能动态混成无功补偿装置，它将小容量SVG与大容量SVC结合协调控制运行，充分发挥SVG的快速特性和SVC的稳态性能。

Description

一种新型智能动态混成无功补偿装置
技术领域
本发明涉及一种新型智能动态混成无功补偿装置，属于电力电子技术领域。
背景技术
凡是安装有低压变压器地方及大型用电设备旁边都应该配备无功补偿装置，特别是那些功率因数较低的工矿、企业、居民区必须安装。大型异步电机、变压器、电焊机、冲床、车床群、空压机、压力机、吊车、冶炼、轧钢、轧铝、大型交换机、电灌设备、电气机车等尤其需要。居民区除白炽灯照明外，空调、冷冻机等也都是无功功率不可忽视的耗用对象。农村用电状况比较恶劣，多数地区供电不足，电压波动很大，功率因数尤其低，加装补偿设备是改善供电状况、提高电能利用率的有效措施。
静止无功补偿装置（简称SVC）是一种快速调节无功功率的装置，其典型代表是晶闸管控制电抗器＋固定电容器（TCR＋FC）、晶闸管投切电容器（TSC）、以及磁控电抗器＋固定电容器（MCR+FC）等。目前已成功地应用于冶金、采矿和电气化铁路等冲击性负荷的补偿上。SVC虽然能对系统无功进行有效的补偿且运行成本低，经济性较好，但是对电网电压波动的调节能力不够理想，响应时间较慢，而且容易产生较大的谐波电流。
随着GTO、IGCT、IGBT等大功率电力电子器件的发展和应用，静止无功发生器(简称SVG)成为最新一代动态无功补偿技术。SVG的核心技术是基于可关断电力电子器件IGBT的电压源型逆变技术。SVG也被称为“静止调相机”，它可以快速、连续、平滑地调节输出无功，且可实现无功的感性与容性双相调节。SVG可快速地提供变化的无功电流，以补偿负荷变化引起的电压波动和闪变。但是这种纯有源大容量无功发生器由于功率器件价格限制，具有成本高的缺点，随着补偿容量的增加，装置的成本成阶梯状上升。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种新型智能动态混成无功补偿装置，它将小容量SVG与大容量SVC结合协调控制运行，充分发挥SVG的快速特性和SVC的稳态性能，能够有效解决现代电力系统中功率因数低、电压波动闪变和波动，实现电能质量综合一体化控制，使系统在补偿特性、造价、可靠性等方面达到最优。
本发明的目的是这样实现的：一种新型智能动态混成无功补偿装置，它包括柜体，所述柜体上设置有SVG单元和SVC单元，所述SVG单元设置于SVC单元上方，所述SVG单元包括SVG柜体，所述SVG柜体前侧自左至右依次设置有主断路器、隔离变压器、接触器一、接触器二、预充电电阻、电抗器、放电电阻和滤波电容，所述主断路器位于隔离变压器上方，所述放电电阻位于滤波电容上方，所述SVG柜体后侧自左至右依次设置有主控板、采样霍尔、转接板、IGBT模块、吸收电容和叠层母排，所述SVG柜体外一侧设置有微断路器和浪涌保护器，所述微断路器位于浪涌保护器上方，所述SVC单元包括设置于柜体前后两侧的熔断器和可控硅，所述熔断器位于可控硅上方，所述可控硅下方设置有分补电容和共补电容，所述分补电容位于共补电容前侧。
所述SVC单元包含有相互并联设置的多个分补电路和多个共补电路，每个分补电路包含有经熔断器和主断路器挂接在电网侧上的可控硅，且分补电路的可控硅上连接有分补电容；每个共补电路包含有经熔断器和主断路器挂接在电网侧上的可控硅，且共补电路的可控硅上连接有共补电容；微断路器与上述分补电路和共补电路均并联设置，电网侧经熔断器经SVG单元的接触器二的触头和电抗器后接入IGBT模块；且电抗器与IGBT模块之间的线路上安装有采样霍尔；接触器一、接触器二和放电电阻串联后与IGBT模块相并联；且预充电电阻和接触器一的触头串联后与接触器二的触头相并联。
所述分补电容为三角形设置；所述共补电容为星形设置。
所述电抗器设置有前后两组，每组并联设置有三个，且前后两组之间经熔断器与滤波电容相连接。
所述滤波电容为三角形设置。
所述吸收电容与IGBT模块相并联设置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、补偿方式：国内的无功补偿装置基本上是采用电容器进行无功补偿，补偿后的功率因素一般在0.8-0.9左右。本装置采用的是电源模块进行无功补偿，补偿后的功率因素一般在0.98以上；
2、无功补偿能力：和TCR相比，SVG只需要配一半容量的电容器，就可达到同样的容性无功补偿范围，且无需配置滤波支路。由于无需滤波，任何时候都可对SVG配套电容器组进行扩容或改造，满足可能的工况变化带来的新需求；
3、谐波特性：SVG在不需要增加滤波支路情况下，对背景谐波具备治理能力。可完全滤除13次及以下谐波，可滤除风机产生谐波，或滤除背景谐波防止其对风机的影响。TCR自身产生谐波，必须配备滤波器组滤除自身谐波才能工作；若需要同时滤除背景谐波，还需要增加滤波器容量；
4、可靠性、可维护性：本装置采用模块化设计，生产过程简单，可靠性高，维护量小。SVG满足IGBT功率模块N-1运行方式，即一个功率模块故障后，整个设备仍可继续运行在额定容量。TCR中采用晶闸管串联，易发生晶闸管成组损坏；
5、使用寿命：国内的无功补偿装置一般采用接触器或可控硅控制，造成使用寿命较短，一般在三年左右，自身损耗大而且要经常进行维护。本装置使用寿命在十年以上，自身损耗极小且基本上不要维护。
附图说明
图1为本发明一种新型智能动态混成无功补偿装置的结构示意图。
图2为图1的左视图。
图3为图1中SVG单元的结构示意图。
图4为图3的左视图。
图5为本发明一种新型智能动态混成无功补偿装置的电气原理示意图。
其中：
柜体1
SVG单元2
微断路器2.1
浪涌保护器2.2
SVG柜体2.3
滤波电容2.4
电抗器2.5
预充电电阻2.6
接触器二2.7
隔离变压器2.8
叠层母排2.9
吸收电容2.10
IGBT模块2.11
转接板2.12
采样霍尔2.13
主控板2.14
主断路器2.15
接触器一2.16
放电电阻2.17
SVC单元3
熔断器3.1
可控硅3.2
分补电容3.3
共补电容3.4。
具体实施方式
参见图1~图5，本发明一种新型智能动态混成无功补偿装置，它包括柜体1，所述柜体1上设置有SVG单元2和SVC单元3，所述SVG单元2设置于SVC单元3上方，所述SVG单元2包括SVG柜体2.3，所述SVG柜体2.3前侧自左至右依次设置有主断路器2.15、隔离变压器2.8、接触器一2.16、接触器二2.7、预充电电阻2.6、电抗器2.5、放电电阻2.17和滤波电容2.4，所述主断路器2.15位于隔离变压器2.8上方，所述放电电阻2.17位于滤波电容2.4上方，所述SVG柜体2.3后侧自左至右依次设置有主控板2.14、采样霍尔2.13、转接板2.12、IGBT模块2.11、吸收电容2.10和叠层母排2.9，所述SVG柜体2.3外一侧设置有微断路器2.1和浪涌保护器2.2，所述微断路器2.1位于浪涌保护器2.2上方，所述SVC单元3包括设置于柜体1前后两侧的熔断器3.1和可控硅3.2，所述熔断器3.1位于可控硅3.2上方，所述可控硅3.2下方设置有分补电容3.3和共补电容3.4，所述分补电容3.3位于共补电容3.4前侧；
上述SVC单元3包含有相互并联设置的多个分补电路和多个共补电路，每个分补电路包含有经熔断器3.1和主断路器2.15挂接在电网侧上的可控硅3.2，且分补电路的可控硅3.2上连接有分补电容3.3；每个共补电路包含有经熔断器3.1和主断路器2.15挂接在电网侧上的可控硅3.2，且共补电路的可控硅3.2上连接有共补电容3.4，所述分补电容3.3为三角形设置；所述共补电容3.4为星形设置；微断路器2.1与上述分补电路和共补电路均并联设置，电网侧经熔断器经SVG单元2的接触器二2.7（KM2）的触头和电抗器2.5后接入IGBT模块2.11；具体的讲，所述电抗器2.5设置有前后两组，每组并联设置有三个，且前后两组之间经熔断器与滤波电容2.4相连接（优选该，所述滤波电容2.4为三角形设置），且电抗器2.5与IGBT模块2.11之间的线路上安装有采样霍尔2.13；同时，吸收电容2.10与IGBT模块2.11相并联设置；接触器一2.16（KM1）、接触器二2.7（KM2）和放电电阻2.17（R1）串联后与IGBT模块2.11相并联；且预充电电阻2.6（R2、R3、R4）和接触器一2.16（KM1）的触头串联后与接触器二2.7（KM2）的触头相并联。

Claims (6)

1.一种新型智能动态混成无功补偿装置，其特征在于：它包括柜体（1），所述柜体（1）上设置有SVG单元（2）和SVC单元（3），所述SVG单元（2）设置于SVC单元（3）上方，所述SVG单元（2）包括SVG柜体（2.3），所述SVG柜体（2.3）前侧自左至右依次设置有主断路器（2.15）、隔离变压器（2.8）、接触器一（2.16）、接触器二（2.7）、预充电电阻（2.6）、电抗器（2.5）、放电电阻（2.17）和滤波电容（2.4），所述主断路器（2.15）位于隔离变压器（2.8）上方，所述放电电阻（2.17）位于滤波电容（2.4）上方，所述SVG柜体（2.3）后侧自左至右依次设置有主控板（2.14）、采样霍尔（2.13）、转接板（2.12）、IGBT模块（2.11）、吸收电容（2.10）和叠层母排（2.9），所述SVG柜体（2.3）外一侧设置有微断路器（2.1）和浪涌保护器（2.2），所述微断路器（2.1）位于浪涌保护器（2.2）上方，所述SVC单元（3）包括设置于柜体（1）前后两侧的熔断器（3.1）和可控硅（3.2），所述熔断器（3.1）位于可控硅（3.2）上方，所述可控硅（3.2）下方设置有分补电容（3.3）和共补电容（3.4），所述分补电容（3.3）位于共补电容（3.4）前侧。
2.如权利要求1所述一种新型智能动态混成无功补偿装置，其特征在于：所述SVC单元（3）包含有相互并联设置的多个分补电路和多个共补电路，每个分补电路包含有经熔断器（3.1）和主断路器（2.15）挂接在电网侧上的可控硅（3.2），且分补电路的可控硅（3.2）上连接有分补电容（3.3）；每个共补电路包含有经熔断器（3.1）和主断路器（2.15）挂接在电网侧上的可控硅（3.2），且共补电路的可控硅（3.2）上连接有共补电容（3.4）；微断路器（2.1）与上述分补电路和共补电路均并联设置，电网侧经熔断器（3.1）经SVG单元（2）的接触器二（2.7）的触头和电抗器（2.5）后接入IGBT模块（2.11）；且电抗器（2.5）与IGBT模块（2.11）之间的线路上安装有采样霍尔（2.13）；接触器一（2.16）、接触器二（2.7）和放电电阻（2.17）串联后与IGBT模块（2.11）相并联；且预充电电阻（2.6）和接触器一（2.16）的触头串联后与接触器二（2.7）的触头相并联。
3.如权利要求2所述一种新型智能动态混成无功补偿装置，其特征在于：所述分补电容（3.3）为三角形设置；所述共补电容（3.4）为星形设置。
4.如权利要求2所述一种新型智能动态混成无功补偿装置，其特征在于： 所述电抗器（2.5）设置有前后两组，每组并联设置有三个，且前后两组之间经熔断器（3.1）与滤波电容（2.4）相连接。
5.如权利要求4所述一种新型智能动态混成无功补偿装置，其特征在于：所述滤波电容（2.4）为三角形设置。
6.如权利要求1所述一种新型智能动态混成无功补偿装置，其特征在于：所述吸收电容（2.10）与IGBT模块（2.11）相并联设置。
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