CN113381420B - 一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置 - Google Patents

一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无功补偿装置技术领域，公开了一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，包括与输电线路连接用于采集输电信号的检测单元，与所述检测单元电性连接的控制单元，与所述控制单元电性连接的滤波补偿装置，以及连接所述滤波补偿装置与输电线路的保险装置；所述滤波补偿装置包括第一滤波补偿装置，活动安装在所述第一滤波补偿装置上的第二滤波补偿装置；本装置用于解决现有技术中低压无功补偿滤波装置功能单一、用户不能根据变化的用电环境改变最大补偿容量的问题。

Description

一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置
技术领域
本发明涉及无功补偿装置技术领域，具体是涉及一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置。
背景技术
随着电力电子器件的广泛应用，带来了严重的谐波和无功污染问题，因此应对电能质量进行控制，无功补偿、谐波抑制、功率因数校正等电能质量控制技术也在迅猛发展；
无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境，所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置，合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高，反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。
随着用电负荷的提升，无功补偿装置的容量也随之提升，为了减小功率器件的开关损耗，保护功率开关器件，则需要较大的电感值才能达到较为理想的滤波效果，而现有技术中的低压无功补偿滤波装置功能单一，往往其无功补偿的容量往往在设计、出场后已经固定，只能适应于与其匹配的工作环境，不具备容量变换的功能。
发明内容
本发明解决的技术问题是：低压无功补偿滤波装置功能单一，用户不能根据变化的用电环境改变最大补偿容量。
本发明的技术方案是：一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，包括与输电线路连接用于采集输电信号的检测单元，与所述检测单元电性连接的控制单元，与所述控制单元电性连接的滤波补偿装置，以及连接所述滤波补偿装置与输电线路的保险装置；
所述滤波补偿装置包括第一滤波补偿装置，活动安装在所述第一滤波补偿装置上的第二滤波补偿装置；
所述第一滤波补偿装置包括底部壳体，设置在所述底部壳体底板上的铜制散热安装板，固定在所述铜制散热安装板上且与控制主板连接的滤波模块；
所述底部壳体上表面均匀设有4个垂直连接杆；
所述铜制散热安装板包括连接底部壳体与滤波模块的安装板本体，设置在所述安装板本体内的水冷循环管；
所述第二滤波补偿装置包括多个上下平行层叠设置的扩容架，活动安装在所述扩容架上的扩容模块；
所述扩容架包括下端与垂直连接杆卡接的连接管，设置在所述连接管上端的矩形保护框，4个垂直设置在矩形保护框上端的扩容连接杆，水平安装在所述矩形保护框上的第一安装板，水平设置在所述第一安装板正下方的第二安装板，多个均匀设置在所述第一安装板、第二安装板之间的扩容模块卡接管；
所述扩容模块包括放置在所述扩容模块卡接管内的保护管，固定在所述保护管中部的安装环件，通过螺栓安装在所述安装环件上方的电容安装板，设置在所述电容安装板上的电容组件，通过螺栓安装在所述安装环件下方的电抗安装板，设置在所述电抗安装板上的电抗组件。
进一步地，所述保护管上端设置有排气散热窗、下端设置有进气窗；所述进气窗上设置有散热风扇；所述保护管内壁上设置有水冷循环散热管。
通过在保护管上安装水冷循环散热管、散热风扇能够给扩容模块提供高效的散热功能。
进一步地，所述扩容模块卡接管包括垂直设置在所述第一安装板、第二安装板之间的卡接管本体，设置在所述卡接管本体上端两侧的电路插头，设置在所述卡接管本体下端两侧的水路插头；
所述卡接管本体内径大于保护管外径0.1～0.3mm，两者长度相等；所述电路插头与电抗组件、电容组件电性连接；所述水路插头与水冷循环散热管通过负压水管连接。
一方面电路插头、水路插头使的扩容模块便于安装，使扩容模块规整布置，管路设置合理；另一方面便于与扩容模块进行检修。
进一步地，所述检测单元包括用于采集输电线路电流的电流互感器，用于采集输电线路电压的电压检测模块；
所述控制单元包括与所述电流互感器、电压检测模块连接的控制主板，与所述控制主板连接的显示屏；所述控制主板可以采用ARM STM32系列单片机，能够将电流互感器、电压检测模块检测到的电信号转换，显示屏能够直观将电流、电压显示，便于用户观察用电环境。
进一步地，所述扩容模块有多个且相互之间并联连接，且通过双向晶闸管与控制单元连接；
所述滤波模块采用TCR滤波模块。
电流互感器、电压检测模块对交流电网进行数据采集，将电流、电压信号转换为控制主板能够直接处理的数字信号，输出给控制主板，控制器对来自电流采样单元和电压检测模块的信号进行处理后，将晶闸管投入信号发送给控制单元的可控硅触发电路，可控硅触发电路对信号进行放大后，传送给晶闸管触发单元，晶闸管触发单元连接到滤波模块，对其中的晶闸管进行触发，能够实现补偿电容的快速投切。
进一步地，第二滤波补偿装置包括3个上下平行层叠设置的扩容架；上层扩容架内安装的扩容模块为单调谐滤波器；下层扩容架内安装的扩容模块为C型滤波器；中间扩容架内安装的扩容模块为二阶阻尼滤波器。
通过多种滤波器组合使用能够实现对多个谐波频率进行过滤，提高整个装置实用性。
进一步地，所述扩容架外围设置有保护箱体；
所述保护箱体包括防尘罩，设置在所述防尘罩侧面的换气窗，设置在所述换气窗上的过滤网。
防尘罩能够对扩容模块进行保护，防止扩容架内的扩容模块被外力损坏。
进一步地，所述扩容模块卡接管内壁设置有卡接组件；所述保护管上设置有与卡接组件连接的环状卡槽；
所述卡接组件包括设置在所述扩容模块卡接管内壁上的安装孔位，设置在所述安装孔位内的弹簧元件，安装在所述弹簧元件上且与环状卡槽卡接的钢珠。
卡接组件的设置能够使得扩容模块简便的快速安装，且利于二次更换，进行保养维修。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，通过第一滤波补偿装置的设置能够为使用者提供最小容量的电容补偿，以及固定频率的滤波功能；通过第二滤波补偿装置的设置能够进行补偿扩容；通过多个上下平行层叠的扩容架，以及在扩容架上安装扩容模块，根据用电环境，能够快速实现补偿扩容，以及扩充滤波频率段；解决现有技术中低压无功补偿滤波装置功能单一，用户不能根据变化的用电环境改变最大补偿容量的技术问题，能够大大提高整个装置的实用性；能够避免因为用电负荷增加，导致补偿容量不够，更换新滤波补偿装置，有效降低使用成本。
附图说明
图1是本发明实施例1整体的结构示意图；
图2是本发明实施例1滤波模块安装位置的结构示意图；
图3是本发明实施例1扩容架的结构示意图；
图4是本发明实施例1扩容模块的结构示意图；
图5是本发明实施例2水冷循环散热管的结构示意图；
图6是本发明实施例2电路插头、水路插头的结构示意图；
图7是本发明实施例4保护箱体的结构示意图；
图8是本发明实施例4卡接组件的结构示意图；
其中，1-检测单元、2-控制单元、5-保险装置、3-第一滤波补偿装置、4-第二滤波补偿装置、30-底部壳体、31-铜制散热安装板、32-滤波模块、300-垂直连接杆、310-安装板本体、311-水冷循环管、40-扩容架、41-扩容模块、400-连接管、401-矩形保护框、408-扩容连接杆、402-第一安装板、403-第二安装板、404-扩容模块卡接管、410-保护管、411-安装环件、412-电容安装板、413-电容组件、414-电抗安装板、415-电抗组件、20-控制主板、21-显示屏、416-排气散热窗、417-进气窗、418-散热风扇、419-水冷循环散热管、405-卡接管本体、406-电路插头、407-水路插头、6-保护箱体、60-防尘罩、61-换气窗、62-过滤网、7-卡接组件、70-环状卡槽、71-安装孔位、72-弹簧元件、73-钢珠。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示的一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，包括与输电线路连接用于采集输电信号的检测单元1，与检测单元1电性连接的控制单元2，与控制单元2电性连接的滤波补偿装置，以及连接滤波补偿装置与输电线路的保险装置5；
滤波补偿装置包括第一滤波补偿装置3，活动安装在第一滤波补偿装置3上的第二滤波补偿装置4；
如图2所示，第一滤波补偿装置3包括底部壳体30，设置在底部壳体30底板上的铜制散热安装板31，固定在铜制散热安装板31上且与控制主板20连接的滤波模块32；
底部壳体30上表面均匀设有4个垂直连接杆300；
铜制散热安装板31包括连接底部壳体30与滤波模块32的安装板本体310，设置在安装板本体310内的水冷循环管311；
第二滤波补偿装置4包括3个上下平行层叠设置的扩容架40，活动安装在扩容架40上的扩容模块41；
如图3所示，扩容架40包括下端与垂直连接杆300卡接的连接管400，设置在连接管400上端的矩形保护框401，4个垂直设置在矩形保护框401上端的扩容连接杆408，水平安装在矩形保护框401上的第一安装板402，水平设置在第一安装板402正下方的第二安装板403，6个均匀设置在第一安装板402、第二安装板403之间的扩容模块卡接管404；
扩容模块41包括放置在扩容模块卡接管404内的保护管410，固定在保护管410中部的安装环件411，通过螺栓安装在安装环件411上方的电容安装板412，设置在电容安装板412上的电容组件413，通过螺栓安装在安装环件411下方的电抗安装板414，设置在电抗安装板414上的电抗组件415。
检测单元1包括用于采集输电线路电流的电流互感器，用于采集输电线路电压的电压检测模块；
控制单元2包括与电流互感器、电压检测模块连接的控制主板20，与控制主板20连接的显示屏21。
其中，控制主板20采用ARM STM32系列单片机；滤波模块32为二阶阻尼滤波器。
保险装置5、电流互感器、电压检测模块、显示屏21、电抗组件415、电容组件413均采用市售组件，且具体的产品型号本领域内的技术人员可根据需要进行选择。
本装置的使用方法：检测单元1检测用电环境中电流、电压的变化，控制主板将其显示在显示屏21上，当用电负荷过大，补偿容量不足、滤波工况不良时，控制主板计算合理的补偿容量以及需要增强的滤波频段；然后使用人员在底部壳体30上安装扩容架40，根据补偿容量数据在扩容架40上卡接安装合适容量的扩容模块41；其中扩容模块41均并联连接，采用双向晶闸管进行投切。
实施例2：
一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，包括与输电线路连接用于采集输电信号的检测单元1，与检测单元1电性连接的控制单元2，与控制单元2电性连接的滤波补偿装置，以及连接滤波补偿装置与输电线路的保险装置5；
滤波补偿装置包括第一滤波补偿装置3，活动安装在第一滤波补偿装置3上的第二滤波补偿装置4；
第一滤波补偿装置3包括底部壳体30，设置在底部壳体30底板上的铜制散热安装板31，固定在铜制散热安装板31上且与控制主板20连接的滤波模块32；
底部壳体30上表面均匀设有4个垂直连接杆300；
铜制散热安装板31包括连接底部壳体30与滤波模块32的安装板本体310，设置在安装板本体310内的水冷循环管311；
第二滤波补偿装置4包括3个上下平行层叠设置的扩容架40，活动安装在扩容架40上的扩容模块41；
扩容架40包括下端与垂直连接杆300卡接的连接管400，设置在连接管400上端的矩形保护框401，4个垂直设置在矩形保护框401上端的扩容连接杆408，水平安装在矩形保护框401上的第一安装板402，水平设置在第一安装板402正下方的第二安装板403，6个均匀设置在第一安装板402、第二安装板403之间的扩容模块卡接管404；
扩容模块41包括放置在扩容模块卡接管404内的保护管410，固定在保护管410中部的安装环件411，通过螺栓安装在安装环件411上方的电容安装板412，设置在电容安装板412上的电容组件413，通过螺栓安装在安装环件411下方的电抗安装板414，设置在电抗安装板414上的电抗组件415。
保护管410上端设置有排气散热窗416、下端设置有进气窗417；进气窗417上设置有散热风扇418；保护管内壁上设置有水冷循环散热管419。
扩容模块卡接管404包括垂直设置在第一安装板402、第二安装板403之间的卡接管本体405，设置在卡接管本体405上端两侧的电路插头406，设置在卡接管本体405下端两侧的水路插头407；
卡接管本体405内径大于保护管410外径0.1～0.3mm，两者长度相等；电路插头406与电抗组件415、电容组件413电性连接；水路插头407与水冷循环散热管419通过负压水管连接。
检测单元1包括用于采集输电线路电流的电流互感器，用于采集输电线路电压的电压检测模块；
控制单元2包括与电流互感器、电压检测模块连接的控制主板20，与控制主板20连接的显示屏21。
其中，控制主板20采用ARM STM32系列单片机；滤波模块32为二阶阻尼滤波器。电流互感器、电压检测模块、显示屏21、电抗组件415、电容组件413均采用市售组件，且具体的产品型号本领域内的技术人员可根据需要进行选择。
实施例3：
一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，包括与输电线路连接用于采集输电信号的检测单元1，与检测单元1电性连接的控制单元2，与控制单元2电性连接的滤波补偿装置，以及连接滤波补偿装置与输电线路的保险装置5；
滤波补偿装置包括第一滤波补偿装置3，活动安装在第一滤波补偿装置3上的第二滤波补偿装置4；
第一滤波补偿装置3包括底部壳体30，设置在底部壳体30底板上的铜制散热安装板31，固定在铜制散热安装板31上且与控制主板20连接的滤波模块32；
底部壳体30上表面均匀设有4个垂直连接杆300；
铜制散热安装板31包括连接底部壳体30与滤波模块32的安装板本体310，设置在安装板本体310内的水冷循环管311；
第二滤波补偿装置4包括3个上下平行层叠设置的扩容架40，活动安装在扩容架40上的扩容模块41；
扩容架40包括下端与垂直连接杆300卡接的连接管400，设置在连接管400上端的矩形保护框401，4个垂直设置在矩形保护框401上端的扩容连接杆408，水平安装在矩形保护框401上的第一安装板402，水平设置在第一安装板402正下方的第二安装板403，6个均匀设置在第一安装板402、第二安装板403之间的扩容模块卡接管404；
扩容模块41包括放置在扩容模块卡接管404内的保护管410，固定在保护管410中部的安装环件411，通过螺栓安装在安装环件411上方的电容安装板412，设置在电容安装板412上的电容组件413，通过螺栓安装在安装环件411下方的电抗安装板414，设置在电抗安装板414上的电抗组件415。
保护管410上端设置有排气散热窗416、下端设置有进气窗417；进气窗417上设置有散热风扇418；保护管内壁上设置有水冷循环散热管419。
扩容模块卡接管404包括垂直设置在第一安装板402、第二安装板403之间的卡接管本体405，设置在卡接管本体405上端两侧的电路插头406，设置在卡接管本体405下端两侧的水路插头407；
卡接管本体405内径大于保护管410外径0.1～0.3mm，两者长度相等；电路插头406与电抗组件415、电容组件413电性连接；水路插头407与水冷循环散热管419通过负压水管连接。
检测单元1包括用于采集输电线路电流的电流互感器，用于采集输电线路电压的电压检测模块；
控制单元2包括与电流互感器、电压检测模块连接的控制主板20，与控制主板20连接的显示屏21。
控制主板20采用ARM STM32系列单片机。
活动安装在扩容架40上的扩容模块41有8个且相互之间并联连接，且通过双向晶闸管与控制单元2连接；
第二滤波补偿装置4包括3个上下平行层叠设置的扩容架40；上层扩容架40内安装的扩容模块41为单调谐滤波器；下层扩容架40内安装的扩容模块41为C型滤波器；中间扩容架40内安装的扩容模块41为二阶阻尼滤波器。
其中，控制主板20采用ARM STM32系列单片机；滤波模块32采用TCR滤波模块。电流互感器、电压检测模块、显示屏21、电抗组件415、电容组件413均采用市售组件，且具体的产品型号本领域内的技术人员可根据需要进行选择。
实施例4：
与实施例1不同的是：
如图7所示，扩容架40外围设置有保护箱体6；
保护箱体6包括防尘罩60，设置在防尘罩60侧面的换气窗61，设置在换气窗61上的过滤网62。
如图8所示，扩容模块卡接管404内壁设置有卡接组件7；保护管410上设置有与卡接组件7连接的环状卡槽70；
卡接组件7包括设置在扩容模块卡接管404内壁上的安装孔位71，设置在安装孔位71内的弹簧元件72，安装在弹簧元件72上且与环状卡槽70卡接的钢珠73。

Claims (10)

1.一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，其特征在于，包括与输电线路连接用于采集输电信号的检测单元(1)，与所述检测单元(1)电性连接的控制单元(2)，与所述控制单元(2)电性连接的滤波补偿装置，以及连接所述滤波补偿装置与输电线路的保险装置(5)；
所述滤波补偿装置包括第一滤波补偿装置(3)，活动安装在所述第一滤波补偿装置(3)上的第二滤波补偿装置(4)；
所述第一滤波补偿装置(3)包括底部壳体(30)，设置在所述底部壳体(30)底板上的铜制散热安装板(31)，固定在所述铜制散热安装板(31)上且与控制主板(20)连接的滤波模块(32)；
所述底部壳体(30)上表面均匀设有4个垂直连接杆(300)；
所述铜制散热安装板(31)包括连接底部壳体(30)与滤波模块(32)的安装板本体(310)，设置在所述安装板本体(310)内的水冷循环管(311)；
所述第二滤波补偿装置(4)包括多个上下平行层叠设置的扩容架(40)，活动安装在所述扩容架(40)上的扩容模块(41)；
所述扩容架(40)包括下端与垂直连接杆(300)卡接的连接管(400)，设置在所述连接管(400)上端的矩形保护框(401)，4个垂直设置在矩形保护框(401)上端的扩容连接杆(408)，水平安装在所述矩形保护框(401)上的第一安装板(402)，水平设置在所述第一安装板(402)正下方的第二安装板(403)，多个均匀设置在所述第一安装板(402)、第二安装板(403)之间的扩容模块卡接管(404)；
所述扩容模块(41)包括放置在所述扩容模块卡接管(404)内的保护管(410)，固定在所述保护管(410)中部的安装环件(411)，通过螺栓安装在所述安装环件(411)上方的电容安装板(412)，设置在所述电容安装板(412)上的电容组件(413)，通过螺栓安装在所述安装环件(411)下方的电抗安装板(414)，设置在所述电抗安装板(414)上的电抗组件(415)。
2.根据权利要求1所述的一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，其特征在于，所述保护管(410)上端设置有排气散热窗(416)、下端设置有进气窗(417)；所述进气窗(417)上设置有散热风扇(418)；所述保护管内壁上设置有水冷循环散热管(419)。
3.根据权利要求2所述的一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，其特征在于，所述扩容模块卡接管(404)包括垂直设置在所述第一安装板(402)、第二安装板(403)之间的卡接管本体(405)，设置在所述卡接管本体(405)上端两侧的电路插头(406)，设置在所述卡接管本体(405)下端两侧的水路插头(407)；
所述卡接管本体(405)内径大于保护管(410)外径0.1mm，两者长度相等；所述电路插头(406)与电抗组件(415)、电容组件(413)电性连接；所述水路插头(407)与水冷循环散热管(419)通过负压水管连接。
4.根据权利要求1所述的一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，其特征在于，所述检测单元(1)包括用于采集输电线路电流的电流互感器，用于采集输电线路电压的电压检测模块；
所述控制单元(2)包括与所述电流互感器、电压检测模块连接的控制主板(20)，与所述控制主板(20)连接的显示屏(21)。
5.根据权利要求1所述的一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，其特征在于，所述扩容模块(41)有多个且相互之间并联连接，且通过双向晶闸管与控制单元(2)连接；
所述滤波模块(32)采用TCR滤波模块。
6.根据权利要求5所述的一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，其特征在于，第二滤波补偿装置(4)包括3个上下平行层叠设置的扩容架(40)；上层扩容架(40)内安装的扩容模块(41)为单调谐滤波器；下层扩容架(40)内安装的扩容模块(41)为C型滤波器；中间扩容架(40)内安装的扩容模块(41)为二阶阻尼滤波器。
7.根据权利要求1所述的一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，其特征在于，所述扩容架(40)外围设置有保护箱体(6)；
所述保护箱体(6)包括防尘罩(60)，设置在所述防尘罩(60)侧面的换气窗(61)，设置在所述换气窗(61)上的过滤网(62)。
8.根据权利要求1所述的一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，其特征在于，所述扩容模块卡接管(404)内壁设置有卡接组件(7)；所述保护管(410)上设置有与卡接组件(7)连接的环状卡槽(70)；
所述卡接组件(7)包括设置在所述扩容模块卡接管(404)内壁上的安装孔位(71)，设置在所述安装孔位(71)内的弹簧元件(72)，安装在所述弹簧元件(72)上且与环状卡槽(70)卡接的钢珠(73)。
9.根据权利要求1所述的一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，其特征在于，所述控制主板(20)采用ARM STM32系列单片机。
10.根据权利要求1所述的一种多功能型低压无功补偿滤波成套装置，其特征在于，所述第二滤波补偿装置(4)包括多个上下平行层叠设置的扩容架(40),活动安装在所述扩容架(40)上的扩容模块(41)。
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