CN1167178C

CN1167178C - 静止无功补偿装置

Info

Publication number: CN1167178C
Application number: CNB991130995A
Authority: CN
Inventors: 李永健
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2019-07-13
Also published as: CN1280411A

Abstract

本发明静止无功补偿装置由并联电容器组(1)、串联电抗器(2)、可调电抗器(3)和由电压互感器(40)、电流互感器(41)、相敏整流器(42)、放大器(43)、可控硅触发角控制器(44)、可控硅整流器(45)组成的控制器构成，可调电抗器(3)主绕组的两端(A、N)并联于火线和地线之间，并与电容器组(1)和串联电抗器(2)的串联电路并联，控制绕组与可控硅整流器(45)输出端相连。其通过控制绕组由可调电抗器(3)直接调节感性电流，不需要大电流高电压的可控硅，可控硅使用数量很少，成本低，结构简单，可靠性好，可调电抗器调节范围大，适应性强。

Description

静止无功补偿装置

本发明涉及的是与电力系统并联，对无功功率进行调节的静止无功补偿装置。

现有静止无功补偿装置有饱和电抗器型、可控硅控制电容器型、可控硅控制电抗器型。饱和电抗器型静止无功补偿装置主要由饱和电抗器、固定式并联电容器组、控制器组成，利用饱和电抗器的电抗值变化来控制系统的功率因数，由于电抗器工作在磁饱和状态产生很多谐波，需配有滤波装置，并且饱和电抗器的损耗较高。可控硅控制电容器型静止无功补偿装置由可控硅切换控制的电容器组、并联电抗器、控制器组成，其通过改变可控硅的导通角改变流过电容器组的电流，相当于改变了电容器组的电容量，改变电容器组的容抗，改变系统的功率因素，其由于可控硅导通与断开时产生大量谐波，所以必须配有滤波装置。可控硅控制电抗器型静止无功补偿装置由可控硅控制的电抗器、固定式并联电容器组、控制器组成，改变可控硅的导通角改变流过电抗器的电流，改变电抗器的感抗值，调整系统的功率因素，其同样由于可控硅导通与断开时产生大量谐波，所以必须配有滤波装置吸收谐波。

本发明的目的是提供一种结构简单，可靠，性能好，适应性强，造价低的静止无功补偿装置。

本发明的技术方案是由并联电容器组1、与并联电容器组1串联的串联电抗器2、可调电抗器3、控制器组成；控制器由电压互感器40、电流互感器41、相敏整流器42、放大器43、可控硅触发角控制器44、可控硅整流器45组成，电压互感器40、电流互感器41的二次输出侧接入相敏整流器42的两输入端，相敏整流器42输出端经放大器43接入可控硅触发角控制器44，可控硅触发角控制器44的每路触发脉冲输出分别与可控硅整流器45的可控硅触发端连接，可调电抗器3由铁芯和其上分别绕有主绕组线圈和控制绕组线圈构成，可调电抗器3的主绕组线圈并联于火线和地线之间，并与电容器组1和电抗器2的串联电路并联，可调电抗器3的控制绕组的两端分别与可控硅整流器45输出端相连。

本发明用于单相电的静止无功补偿装置，其可调电抗器3由口字型铁芯30在其两柱铁芯31a、31b上分别绕有主绕组32a、32b，两主绕组线圈32a、32b串联，在该口字型铁芯30的中间前后设置有两个控制铁芯33a、33b，其分别绕有控制绕组34a、34b，两控制绕组线圈34a、34b串联构成。

本发明用于三相电的静止无功补偿装置，其可调电抗器3’由日字型铁芯30’在每柱铁芯31a、31b、31C上分别绕有主绕组32a、32b、32c，在该日字型铁芯30’的相邻两柱铁芯之间的中部分别设置有前后两个控制铁芯33a、33b和控制铁芯33c、33d，在两个前后一组的控制铁芯33a、33b和控制铁芯33c、33d上分别绕有控制绕组34a、34b、34c、34d，每组的两个控制绕组线圈串联，第一组控制绕组34a、34b的两端K11、K12与第二组控制绕组34c、34d的两端K21、K22并联构成，可调电抗器3’的三个主绕组线圈32a、32b、32c分别并联于三相电上，每相主绕组线圈32a、32b、32c分别与对应相线上的并联电容器组1A、1B、1C和串联电抗器2A、2B、2C的串联电路并联。

本发明控制器即电压互感器40、电流互感器41、相敏整流器42、放大器43、可控硅触发角控制器44、可控硅整流器45是公知电路。本发明控制器的相敏整流器42从电网中用电压互感器40和电流互感器41取得电压和电流信号，输出与功率因素即相位角成比例的电压信号，经过放大器43放大，并与给定的功率因素值比较后输出给可控硅触发角控制器，改变可控硅导通角，改变可调电抗器3的控制绕组的电流，当控制绕组的电流改变时，主回路的电流随着改变，即改变可调电抗器的电抗值，调节了无功功率，当功率因素达到予定值时，相位保持不再改变，功率因素接近于1。当电网负荷变化时，功率因素随着变动，相敏整流器42检测出相位的变化，重新输出与相位角成比例的电压，重新控制改变可控硅导通角，改变可调电抗器3的控制绕组的电流，改变可调电抗器的电抗值，重新调节无功功率。

本发明由可调电抗器3直接调节感性电流，不产生谐波，不需要滤波装置，而且控制器结构简单，不需要大电流高电压的可控硅，可控硅使用数量很少，因此，可大大降低成本，本发明线路、结构简单，可靠性好，可调电抗器调节范围大，适应性强。

图1是本发明电原理图。

图2是可调电抗器3结构示意图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是图2的B-B剖视图。

图5是本发明实施例三相静止无功补偿装置电原理图。

图6是三相可调电抗器3′结构示意图。

图7是图6的D-D剖视图。

图8是相敏整流器42和放大器43电路原理图。

下面结合附图说明本发明。

参见附图1所示，本发明单相静止无功补偿装置由并联电容器组1、与并联电容器组1串联的串联电抗器2、可调电抗器3、控制器组成；控制器由电压互感器40、电流互感器41、相敏整流器42、放大器43、可控硅触发角控制器44、可控硅整流器45组成，电压互感器40、电流互感器41的二次输出侧接入相敏整流器42的两输入端，相敏整流器42输出端经放大器43接入可控硅触发角控制器44，可控硅触发角控制器44的每路触发脉冲输出分别与可控硅整流器45的可控硅触发端连接。如附图2、3、4所示，可调电抗器3由口字型铁芯30在其两柱铁芯31a、31b上分别绕有主绕组32a、32b，两柱铁芯31a、31b上的主绕组线圈32a、32b串联，在该口字型铁芯30的中间前后设置有两个控制铁芯33a、33b，其分别绕有控制绕组34a、34b，两控制绕组线圈34a、34b串联构成，可调电抗器3的主绕组的两端A、N并联于火线和地线之间，并与并联电容器组1和串联电抗器2的串联电路并联，控制绕组的两端k1、k2分别与可控硅整流器45输出端相连。其两个控制绕组34a、34b串联，由可控硅整流器45通入直流电流，两控制绕组线圈34a、34b产生的磁通在磁路上是叠加，当直流电流变化时其在控制铁芯33a、33b中产生的磁通相应变化，当磁通达到一定程度时，控制铁芯33a、33b磁路开始饱和，则主磁路的轭铁局部磁通饱和，主磁路磁阻发生变化，可调电抗器3铁芯30的主磁通发生变化，因此，主绕组的两端A、N的电抗值也发生变化，这样通过控制绕组的电流变化来控制改变电抗器3的电抗值。虽然在可调电抗器3主绕组的两端A、N所加的交流电压，在控制铁芯33a、33b中会产生一定大小的磁通，在控制绕组34a、34b中会产生感应电压，但是两个控制绕组34a、34b串联，产生的感电压相互抵消，所以两个控制绕组34a、34b中没有交流分量，不会干扰控制电路的工作。由于本电路中只是在可控硅整流器45上使用了两个小电流、低电压的可控硅，且该可控硅与控制绕组34a、34b串联，控制绕组34a、34b的电感起滤波作用，所以不会产生谐波干扰，而不需滤波装置。

本发明应用三套上述单相静止无功补偿装置分别对A、B、C三相电路进行无功补偿组成三相静止无功补偿装置。

本发明的另一种实施方式采用三相可调电抗器构成三相静止无功补偿装置。附图5-7所示，是本发明三相静止无功补偿装置，其原理与前述单相静止无功补偿装置相同。参见附图5所示，三相静止无功补偿装置由三组并联电容器组1A、1B、1C，分别与三组并联电容器组1A、1B、1C串联的三个串联电抗器2A、2B、2C，三相可调电抗器3’、控制器组成；控制器由电压互感器40、电流互感器41、相敏整流器42、放大器43、可控硅触发角控制器44、可控硅整流器45组成，电压互感器40和电流互感器41与三相电的任意一相相连，电压互感器40、电流互感器41的二次输出侧接入相敏整流器42的两输入端，相敏整流器42输出端经放大器43接入可控硅触发角控制器44，可控硅触发角控制器44的每路触发脉冲输出分别与可控硅整流器45的可控硅触发端连接。如附图6、7所示，三相可调电抗器3’由日字型铁芯30’在每柱铁芯31a、31b、31C上分别绕有主绕组32a、32b、32c，在该日字型铁芯30’的相邻两柱铁芯之间，即在铁芯31a与铁芯31b之间和铁芯31b与铁芯31c之间的中部分别设置有前后两个控制铁芯33a、33b和控制铁芯33c、33d，在两个前后一组的控制铁芯33a、33b和控制铁芯33c、33d上分别绕有控制绕组34a、34b、34c、34d，每组的两个控制绕组线圈串联，即控制绕组34a、34b串联，控制绕组34c、34d串联，第一组控制绕组34a、34b的两端K11、K12与第二组控制绕组34c、34d的两端K21、K22并联构成，三相可调电抗器3’的三个主绕组线圈32a、32b、32c分别并联于三相电A、B、C上，每相主绕组线圈32a、32b、32c分别与对应相线上的并联电容器组1A、1B、1C和串联电抗器2A、2B、2C的串联电路并联，三相可调电抗器3’的并联控制绕组的两端分别与可控硅整流器45输出端相连。该三相可调电抗器3’与前述的单相可调电抗器3原理相同，可控硅整流器45同时改变控制绕组34a、34b和控制绕组34c、34d中的电流变化，三相可调电抗器3’铁芯30’的主磁通发生变化，改变主绕组32a、32b、32c电抗值，调节无功功率，该三相静止无功补偿装置使用一套控制器，控制器的电压互感器40和电流互感器41与三相电的任意一相相连，其与单相控制相比，虽然效果差一些，但可降低成本。

Claims

1、一种静止无功补偿装置，其特征在于，由并联电容器组(1)、与并联电容器组(1)串联的串联电抗器(2)、可调电抗器(3)、控制器组成，控制器由电压互感器(40)、电流互感器(41)、相敏整流器(42)、放大器(43)、可控硅触发角控制器(44)、可控硅整流器(45)组成，电压互感器(40)、电流互感器(41)的二次输出侧接入相敏整流器(42)的两输入端，相敏整流器(42)输出端经放大器(43)接入可控硅触发角控制器(44)，可控硅触发角控制器(44)的每路触发脉冲输出分别与可控硅整流器(45)的可控硅触发端连接，可调电抗器(3)由口字型铁芯(30)在其两柱铁芯(31a、31b)上分别绕有主绕组(32a、32b)，两主绕组线圈(32a、32b)串联，在该口字型铁芯(30)的中间前后设置有两个控制铁芯(33a、33b)，其分别绕有控制绕组(34a、34b)，两控制绕组线圈(34a、34b)串联构成，可调电抗器(3)的主绕组的两端(A、N)并联于火线和地线之间，并与并联电容器组(1)和串联电抗器(2)的串联电路并联，控制绕组的两端(k1、k2)分别与可控硅整流器(45)输出端相连。

2、一种静止无功补偿装置，其特征在于，由三组并联电容器组(1A、1B、1C)、分别与三组并联电容器组(1A、1B、1C)串联的三个串联电抗器(2A、2B、2C)、三相可调电抗器(3’)、控制器组成，控制器由电压互感器(40)、电流互感器(41)、相敏整流器(42)、放大器(43)、可控硅触发角控制器(44)、可控硅整流器(45)组成，电压互感器(40)和电流互感器(41)与三相电的任意一相相连，电压互感器(40)、电流互感器(41)的二次输出侧接入相敏整流器(42)的两输入端，相敏整流器(42)输出端经放大器(43)接入可控硅触发角控制器(44)，可控硅触发角控制器(44)的每路触发脉冲输出分别与可控硅整流器(45)的可控硅触发端连接，三相可调电抗器(3’)由日字型铁芯(30’)在每柱铁芯(31a、31b、31C)上分别绕有主绕组(32a、32b、32c)，在该日字型铁芯(30’)的相邻两柱铁芯之间，即在铁芯(31a)与铁芯(31b)之间和铁芯(31b)与铁芯(31c)之间的中部分别设置有前后两个控制铁芯(33a、33b)和控制铁芯(33c、33d)，在两个前后一组的控制铁芯(33a、33b)和控制铁芯(33c、33d)上分别绕有控制绕组(34a、34b、34c、34d)，控制绕组(34a、34b)串联，控制绕组(34c、34d)串联，第一组控制绕组(34a、34b)的两端(K11、K12)与第二组控制绕组(34c、34d)的两端(K21、K22)并联构成，三相可调电抗器(3’)的三个主绕组线圈(32a、32b、32c)分别并联于三相电(A、B、C)上，每相主绕组线圈(32a、32b、32c)分别与对应相线上的并联电容器组(1A、1B、1C)和串联电抗器(2A、2B、2C)的串联电路并联，三相可调电抗器(3’)的并联控制绕组的两端分别与可控硅整流器(45)输出端相连。