CN201075700Y - 一种动态无功补偿装置 - Google Patents

Abstract

一种动态无功补偿装置，属输配电技术领域，用于解决电抗器耗材多的问题。其技术方案是：它包括三个结构相同的晶闸管控制的电抗器，并以三角形方式接入电网，晶闸管与电抗器串接后接入各相应相线；所述电抗器由两个串联的电抗器线圈组成，控制电抗器电流的反并联晶闸管即串接在这两个电抗器线圈的中间；所述两电抗器线圈的圈数不同。本实用新型同传统的均衡型TCR相比，在保证原性能不变的前提下，所用原材料较少，具有成本低、性价比高的特点。

Description

一种动态无功补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于电网中对迅速变化的无功进行补偿的装置，属输配电技术领域。

背景技术

随着经济规模的迅速扩大和现代化技术的进步，电网负荷急剧增大，对电网无功功率的要求与日俱增。由于一些用电设备如轧钢机、电弧炉、提升机等对电网的冲击和非线性负荷的不断增加，使电力网出现电压波动、波形畸变以及三相不平衡等现象，因而电能质量降低、网络损耗增加。为了抑制电压波动，改善功率因数，吸收电网谐波，需要在电网中安装TCR+FC型SVC这种动态无功补偿及滤波装置。其中，TCR(Thyristor Controlled Reactor)是晶闸管控制电抗器，它通过对反并联连接的晶闸管阀的导通角进行控制，改变补偿电抗器的电流大小，从而达到动态无功补偿的目的。

传统的晶闸管控制电抗器(TCR)都采用三角形接线方式，即每两个相线之间都连接一个电感值为L的电抗器，而这个电抗器由两个电气参数相等的电抗器线圈(La1和La2)串联而成，每个线圈的电感量为

。而控制用的晶闸管阀，连接在两个电抗器线圈的中间。电抗器线圈的另外两个端子连接到电源的线电压。这种将电抗器线圈一分为二的结构在线圈损坏时可避免晶闸管承受过高的短路电流，另外在系统发生过电压时，晶闸管承受的过电压较小。但这种结构同时带来一个缺点，就是在总电抗值一定时，采用两个电气参数相等的电抗器线圈比采用单电抗器线圈要消耗更多的原材料，使制造成本增加，这是设备生产厂家所不愿看到的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种既能保证晶闸管运行的安全、又能使原材料消耗尽可能少的动态无功补偿装置。

本实用新型所称问题是以下述技术方案实现的：

一种动态无功补偿装置，它包括三个结构相同的晶闸管控制的电抗器，并以三角形方式接入电网，晶闸管与电抗器串接后接入各相应相线；所述电抗器由两个串联的电抗器线圈组成，控制电抗器电流的反并联晶闸管即串接在这两个电抗器线圈的中间；所述两电抗器线圈的圈数不同。

上述动态无功补偿装置，所述两电抗器线圈的圈数之比(

)的数值范围大于0、不等于1。

本实用新型中的每相电抗器采用两个电抗值不同的线圈串联，使两者电抗值不同，且两电抗值的差要尽可能大。在总电抗值一定的情况下，制造这样的两个电抗器，若线圈直径一定，则总电抗器线圈圈数较少，从而节省了原材料。线圈圈数的选择，应考虑晶闸管过电压和保护短路电流的需要。总之，本实用新型同传统的均衡型TCR无功补偿装置相比，在保证原性能不变的前提下，所用原材料较少，具有成本低、性价比高的特点。

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

附图说明

图1是本实用新型的电原理图。

图中各标号为：a、b、c、相线，SCR1、SCR2、晶闸管，La1、La2、电抗器，Z-a、Z-b、Z-c、TCR补偿电路。

文中各符号的意义：L、电感值，μ0、真空磁导率，μs、线圈内部磁芯的相对磁导率，N、线圈圈数，S、线圈的截面积，l、线圈的长度，k、系数，K、系数。

具体实施方式

本实用新型是依据两线圈的圈数与总电抗值之间的关系作出的，当总电抗值一定时，两个电抗器的电抗值分配与两个电抗器总圈数之间存在一个函数关系：

根据空心线圈电感量计算的经验公式：

$L=\frac{k\×\mathrm{\μ}0\×\mathrm{\μs}\×N^2\×S}{l}$

式中：

μ0为真空磁导率＝4π*10^-7；

μs为线圈内部磁芯的相对磁导率，空心线圈时μs＝1；

N为线圈圈数；

S为线圈的截面积，单位为平方米；

l为线圈的长度，单位为米；

k为系数；

由此看出，当线圈截面积和长度不变时，L与N²成正比，即L＝X×N²或写作 $N=\sqrt{\frac{L}{K}}.$

在图1中，以一个支路为例，设La1的圈数为Na1，La2的圈数为Na2，则 $\mathrm{Na}1+\mathrm{Na}2=\sqrt{\frac{\mathrm{La}1}{K}}+\sqrt{\frac{\mathrm{La}2}{K}}=\frac{\sqrt{\mathrm{La}1}+\sqrt{\mathrm{La}2}}{\sqrt{K}},$

由此不难看出，两个线圈的圈数和正比于电感值的平方根和，La1与La2相差越大，Na1+Na2越小。 $\mathrm{La}1=\mathrm{La}2=\frac{1}{2}L$ 时， $\mathrm{Na}1+\mathrm{Na}2=\frac{\sqrt{\mathrm{La}1}+\sqrt{\mathrm{La}2}}{\sqrt{K}}=\sqrt{2}\×\sqrt{\frac{L}{K}}$ 为最大；La1或La2一个为0，一个为L时， $\mathrm{Na}1+\mathrm{Na}2=\sqrt{\frac{L}{K}}$ 为最小。

由此可以看到，不对称电抗器比传统均衡型电抗器线圈圈数少，在保证原性能不变的前提下，降低了成本，提高了性价比。

本实用新型中的两电抗器线圈圈数之比(

)的数值范围大于0、不等于1，意味着这两个线圈都必须存在、但永不相等，只是允许其中的一个比另一个圈数值多些。

Claims (2)

1.一种动态无功补偿装置，它包括三个结构相同的晶闸管控制的电抗器，并以三角形方式接入电网，晶闸管与电抗器串接后接入各相应相线；所述电抗器由两个串联的电抗器线圈组成，控制电抗器电流的反并联晶闸管即串接在这两个电抗器线圈的中间；其特征在于，所述两电抗器线圈的圈数不同。

2.根据权利要求1所述动态无功补偿装置，其特征在于，所述两电抗器线圈圈数之比

的数值范围大于0、不等于1。

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