CN109066714A - 一种箱式配网串联补偿装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种箱式配网串联补偿装置及其工作方法，本箱式配网串联补偿装置包括：控制器、测量设备、电容器组、与所述电容器组电性相连的保护设备，以及连接在配电线路上的旁路断路器，并在所述旁路断路器的两端分别连接有第一、第二隔离开关；并且箱式配网串联补偿装置还包括内部框架，所述箱内的各设备全部安装固定在内部框架上，箱体门采用密封技术进行防水。此结构可解决配电网中串补装置受箱内设备制约及维护不便的问题，此种配网串补装置布局紧凑，走线清晰，便于安装和维护。

Description

一种箱式配网串联补偿装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种电能传输领域，尤其涉及一种箱式配网串联补偿装置及其工作方法。

背景技术

配网串联补偿装置在低电压治理领域主要起到改善配网线路全线电压分布、提升线路特别是末端低电压的作用。适用于需要改善电压质量、功率因数、电能输送能力的10kV配电网长线路，特别是跨越山区、负荷重或存在大型工业负荷的农村配网线路。

配电网由于其负荷特性复杂和网架薄弱,其建设和发展相对于输电网较为落后,目前国内中低压配电网中普遍存在供电半径较长、线路电压不合格、电压跌落频繁等问题,而且目前已投入应用的以改善配网电压质量为目的的高性能先进设备较少且效果欠佳,从而影响了人民生活品质和经济建设发展。

因此，亟需开发一种配网串联补偿装置，以解决电能输送效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种箱式配网串联补偿装置及其工作方法，其具备解决或改善线路末端的低电压问题，提高线路功率因数和输送容量的作用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种配网串联补偿装置，包括：控制器、测量设备、电容器组、与所述电容器组电性相连的保护设备，以及连接在配电线路上的旁路断路器，并在所述旁路断路器的两端分别连接有第一、第二隔离开关；其中在第一、第二隔离开关合闸且旁路断路器断开后，所述电容器组接入到配电线路中；所述控制器适于根据测量设备检测电容器组的电压以及流经电容器组的电流，通过保护设备控制电容器组接入旁路。

进一步，所述电容器组包括若干电容器，且通过镀锡软铜绞线将每个电容器的进线和出线进行连接，且每个电容器的进线端子和出线端子上分别固定有汇流母排，所述汇流母排通过一线缆固定夹进行固定，以及配电线路的进线母排和出线母排通过该线缆固定夹与所述电容器组进行连接。

进一步，所述测量设备包括：电流互感器、电压互感器以及取能互感器；其中所述电流互感器与所述配电线路串联测量电流数据以发送至所述控制器；所述电压互感器与所述电容器组并联测量电压数据以发送至所述控制器；所述取能互感器用于从所述配电线路中获取电能。

进一步，所述保护设备包括：旁路接触器、晶闸管硅堆以及阻尼电抗电阻器；所述晶闸管硅堆的输入端适于与一导电散热片相连，所述晶闸管硅堆的输出端与所述阻尼电抗电阻器的输入端相连，且所述晶闸管硅堆与所述阻尼电抗电阻器串联连接后与所述电容器组以及旁路接触器进行并联连接；其中所述旁路接触器、晶闸管硅堆均由所述控制器进行控制，即控制电容器组接入或旁路。

进一步，所述晶闸管硅堆包括：两个反并联的晶闸管；其中在所述晶闸管硅堆的两端分别设置有压板，该压板通过四根螺杆以对两晶闸管进行加压，且各螺杆上均套设有相应电压等级的绝缘套管。

进一步，所述配网串联补偿装置还包括：箱体；所述旁路断路器和第一、第二隔离开关设置在箱体外部；所述箱体适于采用双开门结构，且所述箱体的门缝适于进行密封处理。

进一步，所述双开门结构的各门上分别设有散热风机，各散热风机均配置有圆弧导风罩。

另一方面，本发明提供一种配网串联补偿装置的工作方法，其中所述配网串联补偿装置包括控制器、测量设备、电容器组、与所述电容器组电性相连的保护设备，以及连接在配电线路上的旁路断路器，并在所述旁路断路器的两端分别连接有第一、第二隔离开关；以及所述工作方法包括：在第一、第二隔离开关合闸且旁路断路器断开后，所述电容器组接入到配电线路中；所述控制器适于根据测量设备检测电容器组的电压以及流经电容器组的电流，通过保护设备控制电容器组接入旁路。

本发明的有益效果是，本发明的箱式配网串联补偿装置及其工作方法能够解决或改善线路末端的低电压问题，提高线路功率因数和输送容量的作用；并且通过测量设备和控制器能够实时监测电容器组的工作状态，异常时可以对其进行旁路设置，起到保护电容器的作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明箱式配网串联补偿装置的控制原理图；

图2是本发明箱式配网串联补偿装置的控制电路图；

图3是本发明箱式配网串联补偿装置的进出线侧的结构图；

图4是本发明箱式配网串联补偿装置的电容器的结构图；

图5是本发明箱式配网串联补偿装置的测量设备侧的结构图；

图6是本发明箱式配网串联补偿装置的晶闸管硅堆侧的结构图；

图7是本发明箱式配网串联补偿装置的晶闸管硅堆的结构图。

图中：

控制器1；

电容器组2、汇流母排201、线缆固定夹202、镀锡软铜绞线203、固定角件204；

晶闸管硅堆3、悬吊耳301、标准绝缘子302、固定板303、接触器304、固定梁305、晶闸管306、散热片307、压板308、螺杆309、短角钢310；

阻尼电抗电阻器4；

电流互感器5；

电压互感器6；

箱体7、内部框架701、锁杆702、散热风机703、圆弧导风罩704；

第一隔离开关QS1、第二隔离开关QS2、旁路断路器QF1、电流互感器TA、取能互感器TV2、电压互感器TV1、电容器组C、第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、阻尼电抗电阻器RL、旁路接触器QF2。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

图1是本发明箱式配网串联补偿装置的控制原理图。

在本实施例中，如图1所示，本实施例提供一种配网串联补偿装置包括：控制器、测量设备、电容器组、与所述电容器组电性相连的保护设备，以及连接在配电线路上的旁路断路器，并在所述旁路断路器的两端分别连接有第一、第二隔离开关；其中在第一、第二隔离开关合闸且旁路断路器断开后，所述电容器组接入到配电线路中；所述控制器适于根据测量设备检测电容器组的电压以及流经电容器组的电流，通过保护设备控制电容器组接入旁路。

在本实施例中，具体地，第一隔离开关与配电线路的进线端(进线侧)相连，第二隔离开关与配电线路的出线端(出线侧)相连。

图2是本发明箱式配网串联补偿装置的控制电路图。

在本实施例中，如图2所示，旁路断路器QF1的两端分别连接有第一隔离开关QS1、第二隔离开关QS2，在第一隔离开关QS1和第二隔离开关QS2合闸且旁路断路器QF1断开后，所述电容器组C接入到配电线路中，电流互感器TA与配电线路串联连接以测量配电线路中电流数据(即流经电容器组)、电压互感器TV1与电容器组C并联连接以测量电容器组C中电压数据以及取能互感器TV2用于从所述配电线路中获取电能，特别地，当采集到电容器组C的电压或电流出现异常时，控制旁路接触器QF2合闸以及晶闸管硅堆中第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2触发导通，将电容器组C进行旁路，以及当采集到电容器组C的电压或电流出现正常时，控制旁路接触器QF2断开以及晶闸管硅堆断路，将电容器组C接入配电线路。

在本实施例中，电压或电流出现异常具体是电压、电流消失且为零，或电压、电流超过正常值，或者配电线路发生谐振时。

本发明的箱式配网串联补偿装置及其工作方法能够解决或改善线路末端的低电压问题，提高线路功率因数和输送容量的作用；并且通过测量设备和控制器能够实时监测电容器组的工作状态，异常时可以对其进行旁路设置，起到保护电容器的作用。

具体的，所述电容器组2包括若干电容器，且通过镀锡软铜绞线203将每个电容器的进线和出线进行连接，且每个电容器的进线端子和出线端子上分别固定有汇流母排201，所述汇流母排201通过一线缆固定夹202进行固定，以及配电线路的进线母排和出线母排通过该线缆固定夹202与所述电容器组2进行连接；并且电容器组中每个电容器均采用短角钢310固定在框架上，框架支撑梁为拼接而成，同时电容器正对箱体大门，便于箱体内部狭小空间的安装和检修。

为了实时采集电容器组的相应电压数据和电流数据，所述测量设备包括：电流互感器5、电压互感器6以及取能互感器；其中所述电流互感器5与所述配电线路串联连接以测量所述配电线路中电流数据(即流经电容器组)以发送至所述控制器1；所述电压互感器6与所述电容器组2并联连接以测量所述电容器组2中电压数据以发送至所述控制器1；所述取能互感器用于从所述配电线路中获取电能，以提供给本配网串联补偿装置中设备、模块、装置、控制器电能使用。

所述保护设备包括：旁路接触器、晶闸管硅堆3以及阻尼电抗电阻器4；所述晶闸管硅堆3的输入端适于与一导电散热片307相连，所述晶闸管硅堆3的输出端与所述阻尼电抗电阻器4的输入端相连，且所述晶闸管硅堆3与所述阻尼电抗电阻器4串联连接后与所述电容器组2进行并联连接；其中所述旁路接触器、晶闸管硅堆均由所述控制器进行控制，即控制电容器组接入或旁路。

具体的，当采集到电容器组的电压或电流出现异常时，控制旁路接触器合闸以及晶闸管硅堆触发导通，将电容器组进行旁路；当采集到电容器组的电压或电流出现正常时，控制旁路接触器断开以及晶闸管硅堆断路，将电容器组接入；电压或电流出现异常具体是电压、电流消失且为零，或电压、电流超过正常值，或者配电线路发生谐振时。

为了对电容器组2进行保护，所述晶闸管硅堆3包括：两个反并联的晶闸管；其中在所述晶闸管硅堆3的两端分别设置有压板308，该压板308通过四根螺杆309以对两晶闸管进行加压，且各螺杆309上均套设有相应电压等级的绝缘套管。

为了安装各部件，所述配网串联补偿装置还包括：箱体7；所述旁路断路器和第一、第二隔离开关设置在箱体外部；其他如控制器、测量设备、电容器组、保护设备均设置在箱体内部。所述箱体7适于采用双开门结构，且所述箱体7的门缝适于进行密封处理。

为了对箱体7内部进行散热，所述双开门结构的各门上分别设有散热风机703，各散热风机703均配置有圆弧导风罩704。

图3是本发明箱式配网串联补偿装置的进出线侧的结构图；

图4是本发明箱式配网串联补偿装置的电容器的结构图；

图5是本发明箱式配网串联补偿装置的测量设备侧的结构图；

图6是本发明箱式配网串联补偿装置的晶闸管硅堆侧的结构图；

图7是本发明箱式配网串联补偿装置的晶闸管硅堆的结构图。

在本实施例中，如图3、图4、图5、图6、图7所示，可见电容器组2中的固定角件204，每个电容器通过至少2个固定角件204固定在箱体7的内部框架701上。

控制器1设在电容器组2的上方，高度适中易操作，控制器1的外壳具备电磁屏蔽，对内部板卡等二次装置具有电磁防护作用。

线路电流互感器5设在控制器1后方，串联在装置的进线母排上，取能电压互感器6设在控制器1上方，通过镀锡软铜绞线203并联在配电线路的进线的两相上，电压互感器6设在电容器组2中最上方的电容器的正前方，通过镀锡软铜绞线203并联在电容器组2的进出线汇流母排201上。

具体地，晶闸管硅堆3与内部框架701之间连接，可以有三种固定方式，即悬挂式，晶闸管硅堆3设有两个悬吊耳301，通过两个标准绝缘子302，固定在上方的框架金属梁上；绝缘梁支撑式，晶闸管硅堆3设有底部固定板303，通过至少两个定制小绝缘子固定在下方的绝缘梁上；双金属梁支撑式，即将晶闸管硅堆3通过至少两个标准绝缘子子302固定在下方的双金属梁上；双金属梁包括两根金属型钢以及与框架连接的固定块，连接后形成闭合回路。

阻尼电抗电阻器4与晶闸管硅堆3串联后分别与配电线路的进出线并联；特别地，该阻尼电抗电阻器4可以有三种结构形式，即双层结构，其中内层利用低电阻率线圈绕制电抗部分，外层利用高电阻率线圈绕制电阻部分；分体结构，利用低电阻率线圈绕制电抗部分，进出线段并联绝缘子形状的电阻器；单层结构，利用高电阻率线圈绕制电抗器。

接触器304设于电容器组2电压互感器6的固定梁305上，该接触器304的进线端与CT的出线端用母排连接，出线端与装置出线端用母排连接。

箱体7的外壳四周为双开门，采用锁杆702压紧结合门缝密封技术，根据密封设计，具备IP43或IP54防护等级。箱体7门上设有两个散热风机703，每个散热风机703外部使用圆弧导风罩704对散热风机703进行防护。

内部框架701的底部焊接在箱体7的底板上，采用了抗震设计方法，所有主设备固定在内部框架701上并具备整体运输条件

综上所述，本配网串联补偿装置将第一、第二隔离开关和旁路断路器设于箱体外部，便于检修时能够隔断箱体内部所有高压电，确保人员安全。

本配网串联补偿装置中电容器组内的每个电容器均采用短角钢固定在框架上，框架支撑梁为拼接而成，同时电容器正对箱体大门，便于箱体内部狭小空间的安装和检修；以及电容器组通过镀锡软铜绞线连接安装于电容器组进出线端子的铜排进行汇流，区别于直接用镀锡软铜绞线连接电容器组进出线端子，提高了单相电流的通流能力；

本配网串联补偿装置中晶闸管硅堆采用悬挂方式进行固定，在阻尼电抗电阻器下方的预留必需空间并满足国标规定，从而提高箱体内部空间利用率；采用绝缘梁固定或者双金属梁固定晶闸管硅堆都能够达到提高箱体内部空间利用率的效果。

本配网串联补偿装置中阻尼电抗电阻器采用一体化设计，缩减电抗器和电阻器各自所占空间，便于快速安装，同时提高箱体内部空间利用率。

本配网串联补偿装置中箱体内部空间紧凑，采用风机散热有利于内部电容、晶闸管硅堆等设备的正常工作，同时有利于提高母排通流能力；并且箱体内部设备种类较多，安装和接线工作量较大，箱体内部所有设备可以在厂内完成安装调试后整体运输至工程现场，提高了设备现场运行的可靠性，同时现场施工效率和周期，节约了运输和施工成本。

实施例2

在本实施例中，本实施例提供一种如实施例1所述的配网串联补偿装置的工作方法。

所述工作方法包括：在第一、第二隔离开关合闸且旁路断路器断开后，所述电容器组接入到配电线路中；所述控制器适于根据测量设备检测电容器组的电压以及流经电容器组的电流，通过保护设备控制电容器组接入旁路。

本实施例所提供的箱式配网串联补偿装置的工作方法能够解决或改善线路末端的低电压问题，提高线路功率因数和输送容量的作用；并且通过测量设备和控制器能够实时监测电容器组的工作状态，异常时可以对其进行旁路设置，起到保护电容器的作用。

综上所述，本配网串联补偿装置将第一、第二隔离开关和旁路断路器设于箱体外部，便于检修时能够隔断箱体内部所有高压电，确保人员安全。

本配网串联补偿装置中电容器组内的每个电容器均采用短角钢固定在框架上，框架支撑梁为拼接而成，同时电容器正对箱体大门，便于箱体内部狭小空间的安装和检修；以及电容器组通过镀锡软铜绞线连接安装于电容器组进出线端子的铜排进行汇流，区别于直接用镀锡软铜绞线连接电容器组进出线端子，提高了单相电流的通流能力；

本配网串联补偿装置中晶闸管硅堆采用悬挂方式进行固定，在阻尼电抗电阻器下方的预留必需空间并满足国标规定，从而提高箱体内部空间利用率；采用绝缘梁固定或者双金属梁固定晶闸管硅堆都能够达到提高箱体内部空间利用率的效果。

本配网串联补偿装置中阻尼电抗电阻器采用一体化设计，缩减电抗器和电阻器各自所占空间，便于快速安装，同时提高箱体内部空间利用率。

本配网串联补偿装置中箱体内部空间紧凑，采用风机散热有利于内部电容、晶闸管硅堆等设备的正常工作，同时有利于提高母排通流能力；并且箱体内部设备种类较多，安装和接线工作量较大，箱体内部所有设备可以在厂内完成安装调试后整体运输至工程现场，提高了设备现场运行的可靠性，同时现场施工效率和周期，节约了运输和施工成本。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种配网串联补偿装置，其特征在于，包括：

控制器、测量设备、电容器组、与所述电容器组电性相连的保护设备，以及连接在配电线路上的旁路断路器，并在所述旁路断路器的两端分别连接有第一、第二隔离开关；其中

在第一、第二隔离开关合闸且旁路断路器断开后，所述电容器组接入到配电线路中；

所述控制器适于根据测量设备检测电容器组的电压以及流经电容器组的电流，通过保护设备控制电容器组接入旁路。

2.如权利要求1所述的配网串联补偿装置，其特征在于，

所述电容器组包括若干电容器，且通过镀锡软铜绞线将每个电容器的进线和出线进行连接，且

每个电容器的进线端子和出线端子上分别固定有汇流母排，所述汇流母排通过一线缆固定夹进行固定，以及

配电线路的进线母排和出线母排通过该线缆固定夹与所述电容器组进行连接。

3.如权利要求1所述的配网串联补偿装置，其特征在于，

所述测量设备包括：电流互感器、电压互感器以及取能互感器；其中

所述电流互感器与所述配电线路串联测量电流数据以发送至所述控制器；

所述电压互感器与所述电容器组并联测量电压数据以发送至所述控制器；

所述取能互感器用于从所述配电线路中获取电能。

4.如权利要求1所述的配网串联补偿装置，其特征在于，

所述保护设备包括：旁路接触器、晶闸管硅堆以及阻尼电抗电阻器；

所述晶闸管硅堆的输入端适于与一导电散热片相连，所述晶闸管硅堆的输出端与所述阻尼电抗电阻器的输入端相连，且

所述晶闸管硅堆与所述阻尼电抗电阻器串联连接后与所述电容器组以及旁路接触器进行并联连接；其中

所述旁路接触器、晶闸管硅堆均由所述控制器进行控制，即

控制电容器组接入或旁路。

5.如权利要求4所述的配网串联补偿装置，其特征在于，

所述晶闸管硅堆包括：两个反并联的晶闸管；其中

在所述晶闸管硅堆的两端分别设置有压板，该压板通过四根螺杆以对两晶闸管进行加压，且各螺杆上均套设有相应电压等级的绝缘套管。

6.如权利要求1所述的配网串联补偿装置，其特征在于，

所述配网串联补偿装置还包括：箱体；

所述旁路断路器和第一、第二隔离开关设置在箱体外部；

所述箱体适于采用双开门结构，且

所述箱体的门缝适于进行密封处理；以及

所述双开门结构的各门上分别设有散热风机，各散热风机均配置有圆弧导风罩。

7.一种配网串联补偿装置的工作方法，其特征在于，

所述配网串联补偿装置包括控制器、测量设备、电容器组、与所述电容器组电性相连的保护设备，以及连接在配电线路上的旁路断路器，并在所述旁路断路器的两端分别连接有第一、第二隔离开关；以及

所述工作方法包括：

在第一、第二隔离开关合闸且旁路断路器断开后，所述电容器组接入到配电线路中；

所述控制器适于根据测量设备检测电容器组的电压以及流经电容器组的电流，通过保护设备控制电容器组接入旁路。

8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，

所述工作方法适于采用如权利要求2-7任一项所述的配网串联补偿装置。