CN1964154A - 调整不平衡无功补偿装置 - Google Patents

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王家强
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Abstract

一种结构简单、成本较低、可以无涌流投切电容器、具有高可靠性的、可以调整三相不平衡有功电流的无功补偿装置。一套补偿装置中设有若干组件，每一组件包括三台单相电力电容器，9只开关，3只双向晶闸管或6只单向晶闸管，三个放电线圈。通过控制各开关的工作方式，可以使每台电容器既可以连接在相线与相线之间，也可以连接在相线与零线之间。

Description

调整不平衡无功补偿装置
技术领域：
本发明涉及电力系统中用于补偿无功电流的补偿装置(又称功率因数补偿装置)，尤其涉及无功补偿装置中电容器的投切控制方式。
背景技术：
在中国专利申请号00110110.2的专利申请中，公开了一种既可以调整三相不平衡电流又可以补偿功率因数的装置。但是在这种装置中使用的控制电容器投切的方法过于复杂，成本过高。如果使用普通的电磁继电器、接触器进行控制则使用的继电器、接触器数量太多，装置自耗电较多，又不能实现无涌流投切电容器。如果使用可以无涌流投切电容器的复合开关来代替主接触器进行控制，则由于复合开关中的可控硅对浪涌电压及雷击的敏感性较高使可靠性下降。
发明内容：
本发明的目的是提供一种结构简单、成本较低、可以无涌流投切电容器、具有高可靠性的、可以调整三相不平衡有功电流的无功补偿装置。
本发明使用如下技术方案来实现：
所述的补偿装置中包含若干组件，每一组件包括三台单相电力电容器，9只开关，3只双向晶闸管或6只单向晶闸管，三个放电线圈。开关(1)输入端连接A相电源，开关(1)输出端连接开关(2)输入端，开关(2)输出端连接开关(3)输入端，开关(3)输出端连接零线N，开关(4)输入端连接B相电源，开关(4)输出端连接开关(5)输入端，开关(5)输出端连接开关(6)输入端，开关(6)输出端连接零线N，开关(7)输入端连接C相电源，开关(7)输出端连接开关(8)输入端，开关(8)输出端连接开关(9)输入端，开关(9)输出端连接零线N，电容器(10)的两端分别接于开关(1)输出端和开关(8)输出端，电容器(11)的两端分别接于开关(4)输出端和开关(2)输出端，电容器(12)的两端分别接于开关(7)输出端和开关(5)输出端，3只双向晶闸管或6只单相晶闸管每两只反并联后分别并联在开关(1)、(4)、(7)两端，放电线圈(13)的两端分别连接开关(1)输出端和零线N，放电线圈(14)的两端分别连接开关(4)输出端和零线N，放电线圈(15)的两端分别连接开关(7)输出端和零线N。
所述的开关(1)、(4)、(7)作为主开关，与主开关并联的晶闸管在主开关闭合及断开时起作用。当晶闸管首先过零触发导通后再闭合主开关时，可以实现电容器的无涌流投入。当晶闸管首先触发导通后再断开主开关时，可以避免主开关的接点受电弧损害。
所述的开关(2)、(3)、(5)、(6)、(8)、(9)作为转接开关，用于改变电容器的连接方式。转接开关必须在主开关断开的情况下才能改变工作方式。当主开关及转接开关均处于断开方式时，三台电容器均处于开路状态，可以避免晶闸管由于浪涌电压或雷击误导通而产生的浪涌电流。
在主开关(1)、(4)、(7)闭和后，当开关(2)处于闭合状态而开关(3)处于断开状态时，电容器(11)连接于A相与B相之间，当开关(2)处于断开状态而开关(3)处于闭合状态时，电容器(11)连接于B相与零线之间，当开关(2)、(3)均处于断开状态时，电容器(11)断开连接，当开关(5)处于闭合状态而开关(6)处于断开状态时，电容器(12)连接于B相与C相之间，当开关(5)处于断开状态而开关(6)处于闭合状态时，电容器(12)连接于C相与零线之间，当开关(5)、(6)均处于断开状态时，电容器(12)断开连接，当开关(8)处于闭合状态而开关(9)处于断开状态时，电容器(10)连接于C相与A相之间，当开关(8)处于断开状态而开关(9)处于闭合状态时，电容器(10)连接于A相与零线之间，当开关(8)、(9)均处于断开状态时，电容器(10)断开连接。
有两点需要特别注意：
第一点是电源的相序不能接错。假如被补偿的线路中A相的有功电流比B相的有功电流大，则所述的电容器(11)应接在A相与B相之间，以便将A相的有功电流向B相转移，同时补偿A相与B相的无功电流，由于A相的有功电流比B相的有功电流大，在通常的情况下A相的无功电流也比B相的无功电流大，因此电容器(10)应接在A相与零线之间。如果电源的相序接反，则这种连接方式实现不了，电容器不能得到充分的利用。
第二点是所述的开关(2)、(3)不能同时闭合，开关(5)、(6)不能同时闭合，开关(8)、(9)不能同时闭合，否则会引起短路，因此应采取一定的手段避免这些开关同时闭合的情况发生。
当使用磁保持继电器作为所述的这些开关时，由于磁保持继电器只有在转换连接方式时控制线圈耗电，其他时间控制线圈不耗电，因此可以使整套补偿装置的自耗电减至极小。
所述的放电线圈(13)、(14)、(15)的作用是当电容器需要改变连接方式时使电容器快速放电。由于放电线圈对交流的阻抗很大，在正常运行时的损耗可以忽略不计，而放电线圈对直流的阻抗很小，因此在电容器退出运行后可以使电容器快速放电。放电线圈的连接方式是很重要的。由于在放电过程中电容器所储存的能量需要被放电线圈消耗掉，因此放电线圈的功率需要根据电容器的容量来设计。如果将3个放电线圈分别直接并联在3台电容器的两端，则每个放电线圈的功率应按单台电容器最大储存电能量来进行设计。而按本发明所述的连接方式，则每个放电线圈的功率按单台电容器最大储存电能量的75％来进行设计就可以了。
在所述的补偿装置中的若干个组件中，选择需要的开关方式组合就可以获得各种需要的电容器连接方式，在各相与相之间及各相与零线之间接入所需数量的电容器，从而实现既可以调整三相不平衡有功电流又补偿功率因数的功能。
附图说明
图1为本发明所述补偿装置实施例中一个组件的主回路电源理图
图2为本发明所述补偿装置实施例包括4个组件的整套装置结构示意图
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的一种具体实施方式：
图2为本发明实施例包括4个组件的补偿装置结构示意图，图中方框1、2、3、4为4个组件，方框5为控制部分。组件的数量是任意的，组件数量多则成本增高但补偿精度高，组件数量少则成本降低但补偿精度低，经验表明4个组件的结构最为适用。
图1为组件的主回路电源理图。包括三台单相电力电容器、9支磁保持继电器用作开关，其中1、4、7作为主开关，2、3、5、6、8、9作为转接开关，6只单向晶闸管每两只反并连后分别并联在主开关1、4、7上，由于单向晶闸管具有较高的dv/dt值，因此使用单向晶闸管比使用双向晶闸管可靠性提高，三个放电线圈分别连接在主开关的输出端和零线N之间。
控制部分根据系统的参数控制各个组件的开关工作方式，使各相与相之间及各相与零线之间接入的电容器数量可以在0-4台之间变化，从而实现既可以调整三相不平衡有功电流又补偿功率因数的功能。

Claims (3)

1.一种可以调整三相不平衡电流的无功补偿装置，其中包括若干个用于控制电容器连接方式的组件，其特征在于：所述的组件包括三台单相电力电容器，9只开关，开关(1)输入端连接A相电源，开关(1)输出端连接开关(2)输入端，开关(2)输出端连接开关(3)输入端，开关(3)输出端连接零线N，开关(4)输入端连接B相电源，开关(4)输出端连接开关(5)输入端，开关(5)输出端连接开关(6)输入端，开关(6)输出端连接零线N，开关(7)输入端连接C相电源，开关(7)输出端连接开关(8)输入端，开关(8)输出端连接开关(9)输入端，开关(9)输出端连接零线N，电容器(10)的两端分别接于开关(1)输出端和开关(8)输出端，电容器(11)的两端分别接于开关(4)输出端和开关(2)输出端，电容器(12)的两端分别接于开关(7)输出端和开关(5)输出端。
2.根据权利要求1所述的补偿装置，其特征在于：所述的组件还包括3只双向晶闸管或6只单向晶闸管，3只双向晶闸管或6只单相晶闸管每两只反并联后分别并联在开关(1)、(4)、(7)两端。
3.根据权利要求2所述的补偿装置，其特征在于：所述的组件还包括三个放电线圈，放电线圈(13)的两端分别连接开关(1)输出端和零线N，放电线圈(14)的两端分别连接开关(4)输出端和零线N，放电线圈(15)的两端分别连接开关(7)输出端和零线N。
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