CN201219200Y - 无涌流低压无功补偿成套装置 - Google Patents

无涌流低压无功补偿成套装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种无涌流低压无功补偿成套装置，包括变压器输出端，输出端上连接有空气开关，在空气开关的输出端上并联有共补电容器支路和分补电容器支路，所述共补电容器支路包括依次连接的保险、共补复合开关和三角形连接电容器，共补复合开关由A、C两相上的复合开关和B相上的接触器开关构成；所述分补电容器支路包括依次连接的保险、分补复合开关和星形连接电容器，分补复合开关由A相、B相和C相上的复合开关构成；所述复合开关为并联的可控硅和接触器开关。本实用新型用于低压电力和工业的无功补偿，具有调节响应快，无电流冲击，无谐波的优点，能够智能化地进行无功补偿。

Description

无涌流低压无功补偿成套装置
技术领域
本实用新型涉及电力系统及其自动化技术领域，确切地说涉及0.4KV电力系统无涌流低压无功补偿成套装置。
背景技术
低压无功补偿系统为减小线损、提高发电机的使用效率起到了积极的作用。因此，必须对低压用电系统进行就近无功补偿从而减小线损、提高发电机利用效率。
对于低压无功补偿系统，需要对电容器进行投入或切除。由于接触器具有控制简单，电分断隔离能力强和接触阻抗低的优点，因此接触器成为电力产品制造企业首先考虑到并且在大面积地区推广使用的一种电容器投切控制开关。但在长期的运行过程中，也发现其存在一定的缺陷：当开关闭合瞬间，开关上流过较大的浪涌电流，浪涌电流不仅影响开关寿命，还产生强烈的电磁干扰；当开关分断瞬间，容易产生电弧，使开关的寿命受到影响。
可控硅属于无触点型电子开关，不会产生影响寿命的电弧，过零通断，分合闸瞬间对电网系统无冲击。但同时可控硅控制方式也存在着其它问题，如长时间工作会使可控硅发热严重，过流能力差，功耗大，自身产生谐波造成谐振形成的大电流很容易将可控硅击穿，造成其内部永久性短路，无从进行投切控制，甚至对整个供用电系统带来负面影响。
发明内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种既能对三相无功进行整体补偿，又能对某相尚差无功进行精准补偿的无涌流低压无功补偿成套装置，采用本实用新型能提高功率因数，降低线路损耗，稳定电网电压，保证供电质量，且本实用新型采用的复合开关彻底解决了电容投入时的浪涌问题，无触头烧损之虑，无需散热，更不会产生谐波注入，安全可靠性高，同时具备完善的保护功能。
本实用新型是通过如下技术方案实现的；
一种无涌流低压无功补偿成套装置，包括变压器输出端，输出端上连接有空气开关，其特征在于：在空气开关的输出端上并联有共补电容器支路和分补电容器支路，以及发出命令使共补电容器支路作出三相无功整体补偿工作或使分补电容器支路作出某相尚差无功单相补偿工作的控制器；所述共补电容器支路包括依次连接的保险、共补复合开关和三角形连接电容器，共补复合开关由任意两相上的复合开关和另一相上的接触器开关构成；所述分补电容器支路包括依次连接的保险、分补复合开关和星形连接电容器，分补复合开关由A相、B相和C相上的复合开关构成；所述复合开关为并联的可控硅和接触器开关。
所述控制器包括采集三相电源上每相电流、电压的采集板；与所述采集板连接并将所述采集板采集到的电流、电压参数的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器；与所述A/D转换器连接并对数字信号进行处理的控制器处理单元，控制器处理单元计算出当前的功率因数、电压和电流大小，根据综合判断结果判断是否发出投切命令；与所述控制器处理单元连接并光电隔离处理投切命令的光电隔离器；与所述光电隔离器连接并发出共补复合开关和分补复合开关投切命令的开出单元。
所述共补复合开关或分补复合开关上设有执行模块，所述执行模块包括采集三相电源上每相电流、电压幅值、角度参数的采集单元；与所述采集单元连接并将所述电流、电压幅值、角度参数信号光电隔离处理的光电隔离器；与所述光电隔离器连接并将电流、电压幅值、角度参数信号模数转换的A/D转换器；与所述A/D转换器连接并对转换后的数字信号进行分析处理的执行模块处理单元，执行模块处理单元计算找出电压过零点；此外，执行模块处理单元上还设有与所述控制器的开出单元连接并接受控制器发出的投切命令的命令接口，执行模块处理单元计算发出可控硅电压过零投切命令；与执行模块处理单元连接并对可控硅过零投切命令进行变压器隔离处理的隔离变压器；经隔离变压器处理后的可控硅电压过零投切命令促使可控硅执行过零投切动作。
所述的共补复合开关最好由A、C两相上的复合开关和B相上的接触器开关构成。
所述的共补电容器支路或分补电容器支路为1路以上的多个支路并联。
所述的控制器是通过电流互感器和A、B和C相电源连接。
所述的控制器处理单元是型号为AT89S52的CPU。
所述执行模块处理单元是型号为AT89S2051的CPU。
在空气开关的输出端上还连接有避雷器。
本实用新型的工作过程为：
共补复合开关和分补复合开关与配电变压器副边(400V)并联，变压器的原边接10KV或35kV线路，控制器采集变压器副边的各相电压、电流，并通过其核心元件CPU(AT89S52)计算出当前的功率因数、电压和电流，根据综合判断结果控制可控硅进行投切，进而使无功补偿成套装置输出容性无功。
执行模块接收到命令后，通过其内部CPU(AT89S2051)高速跟踪电网电压以找到电压过零点，在电压过零瞬间由可控硅担任接通任务，此时电容电流流经可控硅。稍候磁保持接触器开关动作，待接触器开关可靠接通后退出可控硅，接触器开关担任长时间的接通任务。需要退出电容时，CPU(AT89S52)向可控硅发出接通命令，随即退出接触器，此时可控硅担任接通任务。紧接着撤消可控硅的投入命令，电流过零时可控硅过零退出，完成一个投切过程的全部动作。由此可知，可控硅投入时具备电压过零投入的优点，在长时间的投运过程中具备接触器无谐波生成、无压降、温升低和过流能力强的优点，退出时具备可控硅电流过零退出的优点。
本实用新型的优点在于：
1、由于本实用新型采用的复合开关为并联的可控硅和接触器开关，可控硅投入时具备电压过零投入的优点，在长时间的投运过程中具备接触器无谐波生成、无压降、温升低和过流能力强的优点，退出时具备可控硅电流过零退出的优点；且在空气开关的输出端上并联有共补电容器支路和分补电容器支路，以及发出命令使共补电容器支路作出三相无功整体补偿工作或使分补电容器支路作出某相尚差无功单相补偿工作的控制器，这样的技术方案使本实用新型既能对三相无功进行整体补偿，又能对某相尚差无功进行精准补偿；采用本实用新型能提高功率因数，降低线路损耗，稳定电网电压，保证供电质量，且本实用新型采用的复合开关兼备半导体开关动态特性和接触器静态特性双重优点，彻底解决了电容投入时的浪涌问题，无触头烧损之虑，无需散热，更不会产生谐波注入，安全可靠性高，同时具备完善的保护功能：欠压保护、过压保护、失压保护、过流保护、缺相保护、谐波保护等多种保护措施，可靠性高。
2、由于本实用新型的共补复合开关最好由A、C两相上的复合开关和B相上的接触器开关构成，这样的技术方案使本实用新型内部硬件结构对称，电路结构更为合理，配合软件的设计，使在具体安装时，可不必区分A、B、C相的相序。
3、由于本实用新型的共补电容器支路或分补电容器支路为1路以上的多个支路并联，这样的技术方案能形成足够的无功补偿能力进行补偿。
4、本实用新型用于低压电力和工业的无功补偿，具有调节响应快，无电流冲击，无谐波的优点，能够智能化地进行无功补偿。
附图说明
下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的补充说明，其中：
图1为本实用新型的电路结构原理图
图2为控制器的结构示意方框图
图3为执行模块的结构示意方框图
具体实施方式
实施例1
参照说明书附图1，本实用新型公开了一种适用于400V低压配电系统无功自动补偿成套装置，包括变压器输出端，输出端上连接有空气开关1，在空气开关1的输出端上并联有共补电容器支路和分补电容器支路，以及发出命令使共补电容器支路作出三相无功整体补偿工作或使分补电容器支路作出某相尚差无功单相补偿工作的控制器2；所述共补电容器支路包括依次连接的保险、共补复合开关5和三角形连接电容器，共补复合开关5由任意两相上的复合开关和另一相上的接触器开关4构成；所述分补电容器支路包括依次连接的保险、分补复合开关6和星形连接电容器，分补复合开关6由A相、B相和C相上的复合开关构成；所述复合开关为并联的可控硅3和接触器开关4。
实施例2
参照说明书附图2，在实施例1的基础上，本实用新型的控制器2包括采集三相电源上每相电流、电压的采集板；与所述采集板连接并将所述采集板采集到的电流、电压参数的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器；与所述A/D转换器连接并对数字信号进行处理的控制器处理单元，控制器处理单元计算出当前的功率因数、电压和电流大小，根据综合判断结果判断是否发出投切命令；与所述控制器处理单元连接并光电隔离处理投切命令的光电隔离器；与所述光电隔离器连接并发出共补复合开关5和分补复合开关6投切命令的开出单元。
实施例3
参照说明书附图3，在实施例2的基础上，本实用新型的共补复合开关5或分补复合开关6上设有执行模块，所述执行模块包括采集三相电源上每相电流、电压幅值、角度参数的采集单元；与所述采集单元连接并将所述电流、电压幅值、角度参数信号光电隔离处理的光电隔离器；与所述光电隔离器连接并将电流、电压幅值、角度参数信号模数转换的A/D转换器；与所述A/D转换器连接并对转换后的数字信号进行分析处理的执行模块处理单元，执行模块处理单元计算找出电压过零点；此外，执行模块处理单元上还设有与所述控制器2的开出单元连接并接受控制器2发出的投切命令的命令接口，执行模块处理单元计算发出可控硅3电压过零投切命令；与执行模块处理单元连接并对可控硅3过零投切命令进行变压器隔离处理的隔离变压器；经隔离变压器处理后的可控硅3电压过零投切命令促使可控硅3执行过零投切动作。
实施例4
在实施例1、2或3任意一个的基础上，本实用新型所述的共补复合开关5最好由A、C两相上的复合开关和B相上的接触器开关4构成。所述的共补电容器支路或分补电容器支路为1路以上的多个支路并联。所述的控制器2是通过电流互感器和A、B和C相电源连接。所述的控制器处理单元是型号为AT89S52的CPU。所述执行模块处理单元是型号为AT89S2051的CPU。在空气开关1的输出端上还连接有避雷器。
综合参照说明书附图1、2和3，本实用新型的工作过程为：
补复合开关和分补复合开关6与配电变压器副边(400V)并联，变压器的原边接10KV线路，控制器2采集变压器副边的各相电压、电流，并通过其核心元件CPU(AT89S52)计算出当前的功率因数、电压和电流，根据综合判断结果控制可控硅3进行投切，进而使无功补偿成套装置输出容性无功。
执行模块接收到命令后，通过其内部CPU(AT89S2051)高速跟踪电网电压以找到电压过零点，在电压过零瞬间由可控硅3担任接通任务，此时电容电流流经可控硅3。稍候磁保持接触器开关4动作，待接触器开关4可靠接通后退出可控硅3，接触器开关4担任长时间的接通任务。需要退出电容时，CPU(AT89S52)向可控硅3发出接通命令，随即退出接触器，此时可控硅3担任接通任务。紧接着撤消可控硅3的投入命令，电流过零时可控硅3过零退出，完成一个投切过程的全部动作。由此可知，可控硅3投入时具备电压过零投入的优点，在长时间的投运过程中具备接触器无谐波生成、无压降、温升低和过流能力强的优点，退出时具备可控硅3电流过零退出的优点。
本实用新型不但可以补偿电网中的无功损耗，提高功率因数，降低线损，从而提高电网的负载能力和供电质量；同时还能够实时监测电网的三相电压、电流、功率因数等运行数据。
本实用新型不限于上述实施例，根据上述实施例的描述，本领域的普通技术人员还可作出一些显而易见的改变，但这些改变均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种无涌流低压无功补偿成套装置，包括变压器输出端，输出端上连接有空气开关(1)，其特征在于：在空气开关(1)的输出端上并联有共补电容器支路和分补电容器支路，以及发出命令使共补电容器支路作出三相无功整体补偿工作或使分补电容器支路作出某相尚差无功单相补偿工作的控制器(2)；所述共补电容器支路包括依次连接的保险、共补复合开关(5)和三角形连接电容器，共补复合开关(5)由任意两相上的复合开关和另一相上的接触器开关(4)构成；所述分补电容器支路包括依次连接的保险、分补复合开关(6)和星形连接电容器，分补复合开关(6)由A相、B相和C相上的复合开关构成；所述复合开关为并联的可控硅(3)和接触器开关(4)。
2、根据权利要求1所述的无涌流低压无功补偿成套装置，其特征在于：所述控制器(2)包括采集三相电源上每相电流、电压的采集板；与所述采集板连接并将所述采集板采集到的电流、电压参数的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器；与所述A/D转换器连接并对数字信号进行处理的控制器处理单元，控制器处理单元计算出当前的功率因数、电压和电流大小，根据综合判断结果判断是否发出投切命令；与所述控制器处理单元连接并光电隔离处理投切命令的光电隔离器；与所述光电隔离器连接并发出共补复合开关(5)和分补复合开关(6)投切命令的开出单元。
3、根据权利要求2所述的无涌流低压无功补偿成套装置，其特征在于：所述共补复合开关(5)或分补复合开关(6)上设有执行模块，所述执行模块包括采集三相电源上每相电流、电压幅值、角度参数的采集单元；与所述采集单元连接并将所述电流、电压幅值、角度参数信号光电隔离处理的光电隔离器；与所述光电隔离器连接并将电流、电压幅值、角度参数信号模数转换的A/D转换器；与所述A/D转换器连接并对转换后的数字信号进行分析处理的执行模块处理单元，执行模块处理单元计算找出电压过零点；此外，执行模块处理单元上还设有与所述控制器(2)的开出单元连接并接受控制器(2)发出的投切命令的命令接口，执行模块处理单元计算发出可控硅(3)电压过零投切命令；与执行模块处理单元连接并对可控硅(3)过零投切命令进行变压器隔离处理的隔离变压器；经隔离变压器处理后的可控硅(3)电压过零投切命令促使可控硅(3)执行过零投切动作。
4、根据权利要求1或2或3所述的无涌流低压无功补偿成套装置，其特征在于：所述的共补复合开关(5)最好由A、C两相上的复合开关和B相上的接触器开关(4)构成。
5、根据权利要求4所述的无涌流低压无功补偿成套装置，其特征在于：所述的共补电容器支路或分补电容器支路为1路以上的多个支路并联。
6、根据权利要求1或2或3所述的无涌流低压无功补偿成套装置，其特征在于：所述的控制器(2)是通过电流互感器和A、B和C相电源连接。
7、根据权利要求1或2或3所述的无涌流低压无功补偿成套装置，其特征在于：所述的控制器处理单元是型号为AT89S52的CPU。
8、根据权利要求1或2或.3所述的无涌流低压无功补偿成套装置，其特征在于：所述执行模块处理单元是型号为AT89S2051的CPU。
9、根据权利要求1或2或3所述的无涌流低压无功补偿成套装置，其特征在于：在空气开关(1)的输出端上还连接有避雷器。
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