CN201360151Y

CN201360151Y - 低压抗谐波动态无功补偿装置

Info

Publication number: CN201360151Y
Application number: CNU2009201430228U
Authority: CN
Inventors: 郑学超
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2019-02-13

Abstract

低压抗谐波动态无功补偿装置，属于交流配电网络的装置，尤其涉及减少电网谐波及补偿无功功率的装置。该装置包括与母线连接的总进线开关、支路电源开关、晶闸管和补偿电容器，装于电气控制柜中。特点是谐波抑制器两端分别与晶闸管无触点电子开关和补偿电容器连接；抗谐波无功补偿控制器的电压信号引自AC380V母线，电流信号引自配电室总进线开关柜电流互感器二次侧，输出8～16个回路，输出回路与各回路晶闸管的触发板连接，控制补偿电容器的投切，对电网进行动态补偿。优点是电容器在投切时不产生合闸涌流和操作过电压，谐波抑制器有效阻止谐波损坏电容器，稳定、安全可靠地进行无功补偿；电容器及晶闸管使用寿命长、维护量少；电气柜布置紧凑，设备少，投资省，单机安装电容器容量增大。

Description

低压抗谐波动态无功补偿装置

技术领域

本实用新型属于交流配电网络的装置，尤其涉及减少电网谐波及补偿无功功率的装置。

背景技术

当前工业和民用电设备中，产生谐波的用电设备很多，如各种电炉、电焊、电解、变频空调等设备，用电时均产生大量谐波。电网中谐波大量存在，不仅增加电网和其它用电设备附加损耗，使一些自动控制系统不能正常工作，还引起现有的低压无功补偿装置损坏。为了减少电网损耗，电力部门要求用电户功率因数补偿到0.9以上。因此，如何解决低压无功补偿装置安全、可靠运行，是当前亟待解决的问题。从上世纪80年代开始采用接触器投切补偿电容器，其缺陷是投入时合闸涌流大，断开时操作过电压高，接触器和电容器使用寿命短。负荷波动较大时，接触器和电容器4～6个月就会损坏。电网谐波较大时，投入2小时，电容器就烧坏。

上世纪90年代末期，开始逐步采用晶闸管无触点开关投切补偿电容器，采集交流电压正弦波的过零点和交流电流正弦波的过零点，由电流和电压过零点时间差计算出当时的功率因数，与设定的功率因数进行比较，来确定补偿容量，再通过触发板和晶闸管无触点开关，投切补偿电容器，达到提高和稳定功率因数。这种装置虽无合闸时的涌流、断开时的操作过电压，但仍存在缺陷，当电网存在大量谐波时，在基波上叠加2次、3次、5次、7次、11次....等高次谐波。在基波半个周期内的过零点改变，检测后按过零点计算出的功率因数，不是基波功率因数。因而引起输出回数突然增加或减少，无功补偿控制器上功率因数显示值忽高忽低，不停地跳动。整个系统不能正常工作，也不能按功率因数高低来投切补偿电容器。当电网谐波较大时，补偿装置可靠性差，还是容易损坏。此类补偿装置，有的在电容器上串有铁芯电抗器，但当电网谐波量较大时，还是不能安全可靠地运行。此外，电气控制柜每组电子开关装在一个单独的铝合金散热器上，单独设一只冷却风机，共8组晶闸管就需8只散热器和8台冷却风机。设备多，体积大、投资费用高。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种低压抗谐波动态无功补偿装置。在电网存在大量谐波的条件下能正常可靠工作，除避免补偿电容器投入时出现的合闸涌流、断开时的操作过电压外，还能抵抗谐波对补偿装置的损害，设备使用寿命长、维护工作少。

低压抗谐波动态无功补偿装置，包括与母线连接的总进线开关1K、支路电源开关2K、晶闸管无触点电子开关SCR和补偿电容器C装于电气控制柜中。其特点是谐波抑制器两端分别与晶闸管无触点电子开关和补偿电容器C连接；抗谐波无功补偿控制器电压信号引自AC380V母线，电流信号引自配电室总进线开关柜电流互感器CTA二次侧，输出8～16个回路；输出回路与各回路晶闸管的触发板连接，控制补偿电容的投切，以对电网进行动态无功补偿。

上述电气元件采用常规的电气连接，固定在通用的电气柜中，特点是电气柜竖直设置管状铝合金散热器，晶闸管分组成串地固定在散热器上，散热器上方设冷却风机，由一台风机集中排风散热。

本实用新型进一步改进，所述抗谐波无功补偿控制器，采集整个波形，半周波采集数拾点，经数据处理，计算出基波波形和谐波畸变率。根据计算出的电压、电流基波波形及当时的功率因数，再与设定的功率因数目标值比较，以确定输出回路数增加或减少。即使在电网谐波畸变率达30％时，也能正常可靠地工作。

本实用新型进一步改进，所述谐波抑制器，采用高导磁率磁性材料，导磁率高于硅钢片的导磁率的8倍以上。对2次、3次谐波抑制作用强，能将谐波电流抑制在电容器额定电流的20％以内。

使用时，本装置接入电网中，抗谐波无功补偿控制器处于“手动”位置，合上总进线开关和各支路电源开关，操作控制器触摸键，使其处于“自动”位置，系统投入自动工作。当电网功率因数低于设定值时，根据所需的无功补偿量，投入1组或多组电容器对电网进行无功补偿。

与现有技术相比，优点是：抗谐波无功补偿控制器检测精度高、输出稳定，不受电网谐波影响，谐波抑制器性能稳定、不饱和、有效阻止谐波损坏电容器。晶闸管无触点交流电子开关准确控电容器在电流正弦波过零时投入或切除，不产生合闸涌流，也不产生切除时操作过电压，保证本装置稳定、安全、可靠地运行；电容器及晶闸管电子开关使用寿命长、维护量少；采用竖直设置管状散热器，晶闸管分组成串地固定在散热器上，冷却风机设在散热器上方，集中冷却，谐波抑制器和柜体体积小，柜内布置紧凑，减少设备台数、节省投资，单柜安装电容器容量最大可达400千乏。

附图说明

下面对照附图对本实用新型作进一步说明。

图1是低压抗谐波动态无功补偿装置电气原理图。

图2是低压抗谐波动态无功补偿装置电气控制柜结构示意图。

图3是图2之侧视图。

具体实施方式

由图1、图2、图3可以看出，本装置总进线开关1进线端接自AC380V母线，出线端经竖母线接至各补偿支路电源开关2、晶闸管交流无触点电子开关3、无触点电子开关出线接至新型谐波抑制器4，补偿电容器5“星”形连接与谐波抑制器4出线端连接。抗谐波无功补偿控制器6输入端电压信号引自AC380V母线11，电流信号引自配电室总进线开关柜电流互感器12二次侧；抗谐波无功补偿控制器6输出端与8个回路晶闸管无触点电子开关的触发板7连接。晶闸管分组成串地固定在竖直设置的管状散热器8上，散热器8上方各自设置风机9进行排风冷却。上述各元件固装在电气控制柜10中。其工作过程是这样的。

先设定功率因数值，如cosφ＝0.95，如检测当时的cosφ＝0.82，则控制器6于设定的1秒后，输出端“1”输出高电位，第1回路晶闸管交流无触点开关SCR₁导通，第1组补偿电容器C₁投入。控制器6继续检测当时的功率因数，若此时cosφ＝0.88，经设定的1秒后控制器6输出端“2”也变为高电位、第2回路SCR₂导通，第2组补偿电容器C₂也投入运行。控制器6继续检测当时的功率因数，若此时cosφ＝0.945，已接近设定值0.95，控制器6就保持输出端“1”、“2”端高电位，也就保持第1、2组补偿电容器C₁、C₂投入运行。若因负荷波动，检测到cosφ＝0.89，1秒后，控制器6输出端“3”也变为高电位。第3回路晶闸管SCR₃导通，第3组补偿电容器C₃投入运行。控制器6继续检测当时的功率因数，若cosφ＝0.952，与设定值0.95接近，控制器6输出端“1”、“2”、“3”保持高电位，第1、第2、第3组电容器C₁、C₂、C₃保持投入运行状态。若因负荷减少，控制器6检测到cosφ＝0.97，1秒后，控制器6输出端“1”变为低电位，第1组电容器C₁切除。控制器6继续检测当时的功率因数，若cosφ＝0.947(接近设定值0.95)，控制器6输出端“2”、“3”保持高电位，第2、第3组电容器C₂、C₃保持投入运行状态。如此不断检测、控制，根据负荷变化，改变补偿电容器5的投入组数，使功率因数始终保持在设定值cosφ＝0.95左右。装置稳定，安全可靠地运行。

Claims

1、低压抗谐波动态无功补偿装置，包括与母线连接的总进线开关(1)、支路电源开关(2)、晶闸管无触点电子开关(3)和补偿电容器(5)装于电气控制柜(10)中，其特征在于谐波抑制器(4)两端分别与晶闸管无触点电子开关(3)和补偿电容器(5)连接；抗谐波无功补偿控制器(6)的电压信号引自AC380V母线，电流信号引自配电室总进线开关柜电流互感器二次侧，输出8～16个回路；输出回路与晶闸管触发板(7)连接，控制补偿电容器(5)的投切，以对电网进行动态无功补偿。

2、根据权利要求1所述低压抗谐波动态无功补偿装置，其特征在于所述的每组晶闸管无触点电子开关(3)由三个晶闸管组成。

3、根据权利要求1所述低压抗谐波动态无功补偿装置，其特征在于所述抗谐波动态无功补偿控制器(6)采集整个波形，半周波采集数拾点，计算出基波波形、谐波畸变率和当时的功率因数值与设定值比较，以确定无功补偿量。

4、根据权利要求1所述低压抗谐波动态无功补偿装置，其特征在于所述谐波抑制器(4)采用高导磁率磁性材料。

5、根据权利要求1所述低压抗谐波动态无功补偿装置，其特征在于所述晶闸管分组成串地固定在竖直设置的管状铝合金散热器(8)上，冷却风机(9)设在散热器上方，集中排风冷却。