CN113824112A - 中稳电能质量修复装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力技术的领域，并广泛应用于调压稳压装置，具体是涉及一种控制简单、不产生反峰电压、安全可靠、调压效果好的中稳电能质量修复装置，包括复数台串联连接的3X双极补偿器，所述3X双极补偿器均由3台单相双极补偿器组合或复数台变压器连接组合，所述复数台变压器连接组合的双极补偿器均包括高压绕组和低压绕组，各组所述3X双极补偿器均包括高压绕组a+1、高压绕组a+2、高压绕组b+1、高压绕组b+2、高压绕组c+1、高压绕组c+2、高压绕组a‑1、高压绕组a‑2、高压绕组b‑1、高压绕组b‑2、高压绕组c‑1、高压绕组c‑2、低压绕组A1、低压绕组A2、低压绕组B1、低压绕组B2、低压绕组C1、低压绕组C2。

Description

中稳电能质量修复装置

技术领域

本发明涉及电力技术的领域，并广泛应用于调压稳压装置，具体是涉及一种中稳电能质量修复装置。

背景技术

电力是现代工农业和现代社会生活使用的最重要的能源之一，作为一种商品，它不停地流动，不能方便储存，也不能在使用前进行质量检测；与其他的商品不同之处在于它的用户往往远离发电厂，多个发电机发出的电能同时送入电网，然后通过多个变压器和架空线或埋地电缆送到用户；供电方无法将不合乎标准的电能质量从供电网收回，用户也没有办法拒收这样的电能，所以保证用电点的供电质量并不是一件容易的事情；电力供应商提供的电能质量往往和用户所期望的有很大的差别；同时，一些用户负荷的变化也会在电力网中引起电能质量恶化，如大量的电子设备，这对电力系统和电源质量均造成严重的污染，影响公用电网的电能质量，也影响了用户自已和邻近用户的电能质量，高科技的发展，必然要引进高科技的生产设备，而这些用电设备往往是电压敏感负荷，被迫用户对电压质量提出更高的要求。

而电压质量问题包括以下情况：

①电压偏差：运行电压值，在额定电压值的±7％范围；

②欠电压：运行电压值，在额定电压值的90％～80％范围，且持续时间大于1分钟的电压变化；

③过电压：运行电压值，在额定电压值的110％～120％范围，且持续时间大于1分钟的电压变化；

④短时欠电压:其时间范围为3秒～1分钟；

⑤短时过电压:其时间范围为3秒～1分钟；

⑥暂时过电压:其时间范围为60毫秒～3秒；

⑦暂时欠电压:其时间范围为60毫秒～3秒；

⑧三相电压不平衡：运行三相电压不平度≥2％，短时≥4％。

根据用电设备的安全电压要求，即用电设备端电压压差变化应在±5％。有的要求还更高，即用电设备端电压压差变化应≤2.5％，三相电压不平衡度≤2.6％。目前市面上的调压装置主要有:有载调压变压器、无功补偿装备、VQC电压无功控制装置、感应式调压器、碳刷式交流稳压器，但该些产品存在以下不足：①无载调压变压器的价钱便宜、性能可靠，但不能随电压变化而同步调整，只能停电后再进行调整；②有载调压变压器能随电压变化而同步调整，不过它配备了有载调压分接头，在调整电压时很难避免不产生电弧，因此它需要经常检修；③无功补偿装备性能可靠，但它只能修复无功功率引起的电压变化，它不能修复有功功率引起的电压变化；④VQC电压无功控制装置能够保证电压质量，优化电网无功潮流，并对电网经济运行等发挥重要作用，不过它的连续工作安全时间≤1000小时；⑤感应式调压器虽然可靠，但响应速度慢，调压速度≤5V/S，效率≤93％、稳压精度≤±5％；⑥碳刷式交流稳压器的调压速度≤25V/S，需要定期维护。

申请人还发现:①无载调压变压器不能随电压变化而同步调整，只能停电后再进行调整，因此它使用时麻烦并且不能起到有效稳压作用。还发现，当电压升高时会使变压器励磁电流增加，使铁芯中磁感应强度B增加，导致铁损增加、铁芯温升增加促使绕组绝缘老化加速；②有载调压变压器在调整电压时易产生电弧。还发现，如果检修不及时，会引起供电短时欠电压，从而导致先进用电设备停止工作或损坏，甚至可能引发供电系统电压崩溃，给该用电区域的生产经营和工作生活带来不良影响；③无功补偿装备不能修复有功功率引起的电压变化。还发现，它的电容无功功率与电压平方成比例，电压上升虽然其无功功率提高，但由于电场增强使局部放电加强，使绝缘寿命降低，若长期在1.1U_N下工作，其寿命约降至额定寿命的44％。还发现，电容器的爆炸及外壳鼓肚等现象，是因局部放电及绝缘老化积累效应所引起的，由此可见高电压也严重影响无功补偿装置的预期使用寿命，以及供电的安全运行；④VQC电压无功控制装置在连续工作安全时间≥1000小时，如果检修不及时，可能引起供电短时欠电压，从而导致先进用电设备停止工作或损坏，甚至造成该用电区域供电系统瓦解的重大事故。同时还发现，以上所述①②③④的根本原因，都是由电力变压器调压分接头的不合理和有载调压分接头开关的不可靠所引起；⑤感应式调压器，调压速度≤5V/S，效率≤93％、稳压精度≤±5％；⑥碳刷式交流稳压器的调压速度≤25V/S，需要定期维护。还发现，如未定期维护，当碳刷磨损严重时，轻则烧掉铜柱并影响供电，重则造成安全事故。

针对上述技术问题，申请人发明出：第一种“中稳智能稳压装置”、第二种“中稳数控稳压装置”、第三种“中稳智控稳压装置”第四种“中稳HV智能稳压装置”、第五种“中稳HV数控稳压装置”、第六种“中稳电能质量修复装置”、第七种“中稳智能交流稳压器”、第八种“中稳数控交流稳压装置”、第九种“中稳LV智能稳压装置”、第十种“中稳LV数控稳压装置”，而在本发明中，申请人针对其中上述出现的电压质量问题，以及市面上的电压调节装置所存在的技术问题，提出一种中稳电能质量修复装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种控制简单、不产生反峰电压、安全可靠、调压效果好的中稳电能质量修复装置。

本发明的技术方案为一种中稳电能质量修复装置，包括复数台串联连接的3X双极补偿器,并应用于各种电压等级分类、各种冷却分类、三相电压同步调整分类，所述3X双极补偿器均由3台单相双极补偿器组合或复数台变压器连接组合，所述复数台变压器连接组合的双极补偿器均包括高压绕组和低压绕组，各组所述3X双极补偿器均包括高压绕组a+1、高压绕组a+2、高压绕组b+1、高压绕组b+2、高压绕组c+1、高压绕组c+2、高压绕组a-1、高压绕组a-2、高压绕组b-1、高压绕组b-2、高压绕组c-1、高压绕组c-2、低压绕组A1、低压绕组A2、低压绕组B1、低压绕组B2、低压绕组C1、低压绕组C2。

优选的，还包括A相输入保护开关、B相输入保护开关、C相输入保护开关、A相输出保护开关、B相输出保护开关、C相输出保护开关、A相控制保护开关、B相控制保护开关、C相控制保护开关、A相旁路直通开关、B相旁路直通开关、C相旁路直通开关，所述3X双极补偿器低压绕组A1连接于A相输出保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组A2连接于A相输入保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组B1连接于B相输出保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组B2连接于B相输入保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组C1连接于C相输出保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组C2连接于C相输入保护开关，所述A相控制保护开关的一端连接于3X双极补偿器低压绕组A相输出端，所述B相控制保护开关的一端连接于3X双极补偿器低压绕组B相输出端，所述C相控制保护开关的一端连接于3X双极补偿器低压绕组C相输出端,所述3X双极补偿器高压绕组a+1和高压绕组b+2连接有A相旁路直通开关的一端，所述3X双极补偿器高压绕组a+2和高压绕组c+1连接有C相旁路直通开关的一端，所述3X双极补偿器高压绕组b+1和高压绕组c+2连接有B相旁路直通开关的一端，所述3X双极补偿器高压绕组a-1和高压绕组c-2连接有A相旁路直通开关的另一端，所述3X双极补偿器高压绕组a-2和高压绕组b-1连接有B相旁路直通开关的另一端，所述3X双极补偿器高压绕组b-2和高压绕组c-1连接有C相旁路直通开关的另一端。

优选的，还包括双向晶闸管KSA、双向晶闸管KSA+1、双向晶闸管KSA-1、双向晶闸管KSB、双向晶闸管KSB+1、双向晶闸管KSB-1、双向晶闸管KSC、双向双向晶闸管KSC+1、双向晶闸管KSC-1，所述双向晶闸管KSA+1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组a+1和高压绕组b+2，所述双向晶闸管KSB+1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组b+1和高压绕组c+2，所述双向晶闸管KSC+1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组c+1和高压绕组a+2，所述双向晶闸管KSA-1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组a-1和高压绕组c-2，所述双向晶闸管KSB-1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组b-1和高压绕组a-2，所述双向晶闸管KSC-1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组c-1和高压绕组b-2，所述双向晶闸管KSA的一端连接于双向晶闸管KSA+1和双向晶闸管KSA-1的另一端，所述双向晶闸管KSB的一端连接于双向晶闸管KSB+1和双向晶闸管KSB-1的另一端，所述双向晶闸管KSC的一端连接于双向晶闸管KSC+1和双向晶闸管KSC-1的另一端，所述双向晶闸管KSA的另一端连接于A相控制保护开关的另一端，所述双向晶闸管KSB的另一端连接于B相控制保护开关的另一端，所述双向晶闸管KSC的另一端连接于C相控制保护开关的另一端。

优选的，还包括人机系统、主控系统、驱动系统，所述三相输入电压、电流和三相输出电压、电流和3X双极补偿器均连接于主控系统，所述人机系统、驱动系统、均连接于主控系统，所属主控系统通过驱动系统控制3X双极补偿器工作。

通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：本发明提出的一种中稳电能质量修复装置，具体详见附图1，

①当通电或输入电压等于额定值电压时，主控系统控制双向晶闸管KSA+1、KSA-1、KSB+1、KSB-1、KSC+1、KSC-1接通，将3X双极补偿器A相二次绕组短接、B相二次绕组短接、C相二次绕组短接，使输出电压等于当前电压值。②当输入电压小于额定值时，主控系统控制双向晶闸管KSA-1、KSB-1、KSC-1关断，同时接通双向晶闸管KSA、KSB、KSC,将3X双极补偿器二次绕组对一次绕组进行电压补偿，从而使输出电压等于额定电压值。③当输入电压大于额定值时，主控系统控制双向晶闸管KSA+1、KSB+1、KSC+1关断,同时接通双向晶闸管KSA-1、KSB-1、KSC-1，将3X双极补偿器二次绕组对一次绕组进行电压抵消，从而使输出电压等于额定电压值。

本发明控制简单、不产生反峰电压、安全可靠、调压速度≤10毫秒、输入电压∑u≤16％、输出电压∑u≤2.3％、稳压精度≤2％、效率≥99.6％、额定容量大≤6000KVA，同时具有三相电压独立分调、三相电压同步调整和自动判断调整功能，异常保护功能，不间断旁路直通功能，手动旁路直通功能和欠压、过压报警功能，连续安全运行时间≥20个月，使用寿命≥25年，能够理补市面上产品的不足。①无载调压变压器不能随电压变化而同步调整，只能停电后再进行调整，因此它使用时麻烦并且不能起到有效稳压作用。而且当电压升高时会使变压器励磁电流增加，使铁芯中磁感应强度B增加，导致铁损增加、铁芯温升增加促使绕组绝缘老化加速；②有载调压变压器在调整电压时易产生电弧。并且检修不及时会引起供电短时欠电压，从而导致先进用电设备停止工作或损坏，甚至可能引发供电系统电压崩溃，给该用电区域的生产经营和工作生活带来不良影响；③无功补偿装备不能修复有功功率引起的电压变化。还有，它的电容无功功率与电压平方成比例，电压上升虽然其无功功率提高，但由于电场增强使局部放电加强，使绝缘寿命降低，若长期在1.1U_N下工作，其寿命约降至额定寿命的44％。还发现，电容器的爆炸及外壳鼓肚等现象，是因局部放电及绝缘老化积累效应所引起的，由此可见高电压也严重影响无功补偿装置的预期使用寿命，以及供电的安全运行；④VQC电压无功控制装置在连续工作安全时间≥1000小时，如果检修不及时，可能引起供电短时欠电压，从而导致先进用电设备停止工作或损坏，甚至造成该用电区域供电系统瓦解的重大事故。同时还发现，以上所述①②③④的根本原因，都是由电力变压器调压分接头的不合理和有载调压分接头开关的不可靠所引起；⑤感应式调压器，调压速度≤5V/S，效率≤93％、稳压精度≤±5％；⑥碳刷式交流稳压器的调压速度≤25V/S，需要定期维护。还发现，如未定期维护，当碳刷磨损严重时，轻则烧掉铜柱并影响供电，重则造成安全事故。

附图说明

图1为本发明实施例中中稳电能质量修复装置的电路原理图；

图2为本发明实施例中人机系统的界面图1；

图3为本发明实施例中人机系统的界面图2；

图4为本发明实施例中计量装置的界面图。

图5为本发明实施例中电压监测装置的界面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明:

如图1所示：一种中稳电能质量修复装置，包括复数台串联连接的3X双极补偿器,并应用于各种电压等级分类、各种冷却分类、三相电压同步调整分类，所述3X双极补偿器均由3台单相双极补偿器组合或复数台变压器连接组合，所述复数台变压器连接组合的双极补偿器均包括高压绕组和低压绕组，各组所述3X双极补偿器均包括高压绕组a+1、高压绕组a+2、高压绕组b+1、高压绕组b+2、高压绕组c+1、高压绕组c+2、高压绕组a-1、高压绕组a-2、高压绕组b-1、高压绕组b-2、高压绕组c-1、高压绕组c-2、低压绕组A1、低压绕组A2、低压绕组B1、低压绕组B2、低压绕组C1、低压绕组C2。还包括A相输入保护开关、B相输入保护开关、C相输入保护开关、A相输出保护开关、B相输出保护开关、C相输出保护开关、A相控制保护开关、B相控制保护开关、C相控制保护开关、A相旁路直通开关、B相旁路直通开关、C相旁路直通开关，所述3X双极补偿器低压绕组A1连接于A相输出保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组A2连接于A相输入保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组B1连接于B相输出保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组B2连接于B相输入保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组C1连接于C相输出保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组C2连接于C相输入保护开关，所述A相控制保护开关的一端连接于3X双极补偿器低压绕组A相输出端，所述B相控制保护开关的一端连接于3X双极补偿器低压绕组B相输出端，所述C相控制保护开关的一端连接于3X双极补偿器低压绕组C相输出端,所述3X双极补偿器高压绕组a+1和高压绕组b+2连接有A相旁路直通开关的一端，所述3X双极补偿器高压绕组a+2和高压绕组c+1连接有C相旁路直通开关的一端，所述3X双极补偿器高压绕组b+1和高压绕组c+2连接有B相旁路直通开关的一端，所述3X双极补偿器高压绕组a-1和高压绕组c-2连接有A相旁路直通开关的另一端，所述3X双极补偿器高压绕组a-2和高压绕组b-1连接有B相旁路直通开关的另一端，所述3X双极补偿器高压绕组b-2和高压绕组c-1连接有C相旁路直通开关的另一端。还包括双向晶闸管KSA、双向晶闸管KSA+1、双向晶闸管KSA-1、双向晶闸管KSB、双向晶闸管KSB+1、双向晶闸管KSB-1、双向晶闸管KSC、双向双向晶闸管KSC+1、双向晶闸管KSC-1，所述双向晶闸管KSA+1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组a+1和高压绕组b+2，所述双向晶闸管KSB+1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组b+1和高压绕组c+2，所述双向晶闸管KSC+1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组c+1和高压绕组a+2，所述双向晶闸管KSA-1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组a-1和高压绕组c-2，所述双向晶闸管KSB-1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组b-1和高压绕组a-2，所述双向晶闸管KSC-1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组c-1和高压绕组b-2，所述双向晶闸管KSA的一端连接于双向晶闸管KSA+1和双向晶闸管KSA-1的另一端，所述双向晶闸管KSB的一端连接于双向晶闸管KSB+1和双向晶闸管KSB-1的另一端，所述双向晶闸管KSC的一端连接于双向晶闸管KSC+1和双向晶闸管KSC-1的另一端，所述双向晶闸管KSA的另一端连接于A相控制保护开关的另一端，所述双向晶闸管KSB的另一端连接于B相控制保护开关的另一端，所述双向晶闸管KSC的另一端连接于C相控制保护开关的另一端。还包括人机系统、主控系统、驱动系统，所述三相输入电压、电流和三相输出电压、电流和3X双极补偿器均连接于主控系统，所述人机系统、驱动系统、均连接于主控系统，所属主控系统通过驱动系统控制3X双极补偿器工作。

图2-3为本发明人机系统的界面图：包括厂家设置和用户设置，所述厂家设置包括额定电压值设置、稳压精度设置、三相电压∑u保护设置、过流保护设置、稳压故障处理设置、输入故障处理设置、电压表校对、电流表校对等。

工作原理：①当通电或输入电压等于额定值电压时，主控系统控制双向晶闸管KSA+1、KSA-1、KSB+1、KSB-1、KSC+1、KSC-1接通，将3X双极补偿器A相二次绕组短接、B相二次绕组短接、C相二次绕组短接，使输出电压等于当前电压值。②当输入电压小于额定值时，主控系统控制双向晶闸管KSA-1、KSB-1、KSC-1关断，同时接通双向晶闸管KSA、KSB、KSC,将3X双极补偿器二次绕组对一次绕组进行电压补偿，从而使输出电压等于额定电压值。③当输入电压大于额定值时，主控系统控制双向晶闸管KSA+1、KSB+1、KSC+1关断,同时接通双向晶闸管KSA-1、KSB-1、KSC-1，将3X双极补偿器二次绕组对一次绕组进行电压抵消，从而使输出电压等于额定电压值。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护。

Claims (4)

1.一种中稳电能质量修复装置,其特征在于：包括复数台串联连接的3X双极补偿器,并应用于各种电压等级分类、各种冷却分类、三相电压同步调整分类，所述3X双极补偿器均由3台单相双极补偿器组合或复数台变压器连接组合，所述复数台变压器连接组合的双极补偿器均包括高压绕组和低压绕组，各组所述3X双极补偿器均包括高压绕组a+1、高压绕组a+2、高压绕组b+1、高压绕组b+2、高压绕组c+1、高压绕组c+2、高压绕组a-1、高压绕组a-2、高压绕组b-1、高压绕组b-2、高压绕组c-1、高压绕组c-2、低压绕组A1、低压绕组A2、低压绕组B1、低压绕组B2、低压绕组C1、低压绕组C2。

2.根据权利要求1所述的一种中稳电能质量修复装置,其特征在于：还包括A相输入保护开关、B相输入保护开关、C相输入保护开关、A相输出保护开关、B相输出保护开关、C相输出保护开关、A相控制保护开关、B相控制保护开关、C相控制保护开关、A相旁路直通开关、B相旁路直通开关、C相旁路直通开关，所述3X双极补偿器低压绕组A1连接于A相输出保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组A2连接于A相输入保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组B1连接于B相输出保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组B2连接于B相输入保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组C1连接于C相输出保护开关，所述3X双极补偿器低压绕组C2连接于C相输入保护开关，所述A相控制保护开关的一端连接于3X双极补偿器低压绕组A相输出端，所述B相控制保护开关的一端连接于3X双极补偿器低压绕组B相输出端，所述C相控制保护开关的一端连接于3X双极补偿器低压绕组C相输出端,所述3X双极补偿器高压绕组a+1和高压绕组b+2连接有A相旁路直通开关的一端，所述3X双极补偿器高压绕组a+2和高压绕组c+1连接有C相旁路直通开关的一端，所述3X双极补偿器高压绕组b+1和高压绕组c+2连接有B相旁路直通开关的一端，所述3X双极补偿器高压绕组a-1和高压绕组c-2连接有A相旁路直通开关的另一端，所述3X双极补偿器高压绕组a-2和高压绕组b-1连接有B相旁路直通开关的另一端，所述3X双极补偿器高压绕组b-2和高压绕组c-1连接有C相旁路直通开关的另一端。

3.根据权利要求2所述的一种中稳电能质量修复装置，其特征在于：还包括双向晶闸管KSA、双向晶闸管KSA+1、双向晶闸管KSA-1、双向晶闸管KSB、双向晶闸管KSB+1、双向晶闸管KSB-1、双向晶闸管KSC、双向双向晶闸管KSC+1、双向晶闸管KSC-1，所述双向晶闸管KSA+1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组a+1和高压绕组b+2，所述双向晶闸管KSB+1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组b+1和高压绕组c+2，所述双向晶闸管KSC+1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组c+1和高压绕组a+2，所述双向晶闸管KSA-1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组a-1和高压绕组c-2，所述双向晶闸管KSB-1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组b-1和高压绕组a-2，所述双向晶闸管KSC-1的一端连接于3X双极补偿器高压绕组c-1和高压绕组b-2，所述双向晶闸管KSA的一端连接于双向晶闸管KSA+1和双向晶闸管KSA-1的另一端，所述双向晶闸管KSB的一端连接于双向晶闸管KSB+1和双向晶闸管KSB-1的另一端，所述双向晶闸管KSC的一端连接于双向晶闸管KSC+1和双向晶闸管KSC-1的另一端，所述双向晶闸管KSA的另一端连接于A相控制保护开关的另一端，所述双向晶闸管KSB的另一端连接于B相控制保护开关的另一端，所述双向晶闸管KSC的另一端连接于C相控制保护开关的另一端。

4.根据权利要求3所述的一种中稳电能质量修复装置，其特征在于：还包括人机系统、主控系统、驱动系统，所述三相输入电压、电流和三相输出电压、电流和3X双极补偿器均连接于主控系统，所述人机系统、驱动系统、均连接于主控系统，所属主控系统通过驱动系统控制3X双极补偿器工作。

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