CN203014389U - 一种高压无功自动补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高压无功自动补偿装置，属于电网无功功率补偿技术领域。它解决了现有的装置使用于35kV变电站时，存在补偿精确度不高，不够安全的问题。本高压无功自动补偿装置包括断路器、智能投切开关、电抗器和投切电容组，智能投切开关通过断路器与三相母线的每相连接，断路器和三相母线之间串联有隔离开关和避雷器，智能投切开关通过电抗器与投切电容组连接，本装置还包括控制器、用于检测三相母线每相电流的电流传感器和用于检测三相母线每相电压的电压传感器，电流传感器和电压传感器设置在避雷电路和断路器之间并均与控制器的输入端连接，控制器的输出端与智能投切开关连接。本装置在使用时安全性高且补偿精确度高。

Description

一种高压无功自动补偿装置

技术领域

本实用新型属于电网无功功率补偿技术领域，涉及一种高压无功自动补偿装置。

背景技术

随着配电系统负荷的增长和对供电质量要求的提高，对无功补偿的需求也相应增加。目前，我国配电电网无功补偿通常在配电变压器低压侧进行，但总投资高，且不能对配变、配电及高压负荷的无功进行补偿。在变电站集中补偿模式中，整体无功缺额较大，且由于季节、昼夜负荷差别大，高峰时补偿严重不足。因此，在高压配电线路中进行无功补偿是十分必要的。

但是，长期以来，我国大多数配电场所的无功补偿设备采用断路器或接触器来投切电容器组，这种补偿存在不能过零投切，存在合闸操作过电压，存在合闸涌流，使用寿命有限和安装不方便等弊端，并且会对系统和电容器组形成很大的冲击电流，不利于系统和设备的安全稳定运行。同时由于受开关动作次数、冲击电流等问题的困扰，不能灵活调节无功潮流，时有无功倒送或功率因数偏低问题出现，严重影响到全网电压无功调节水平的提高。特别是35KV电压等级的配电电网用户，其无功需求量很大，如果能有效合理的使用无功补偿与谐波治理装置，对配电网中的无功和谐波进行补偿，不仅可以达到节能降耗的目的，还可以减少用电装置的损害及由谐波引起的事故，但目前对于35KV电压等级的配电电网还没有提出一种有效合理的使用无功补偿与谐波治理装置。

针对上述存在的问题，现有的中国专利文献公开了一种动态高压无功自动补偿装置[专利号：ZL200920244987.6]，包括控制器，与控制器分别连接的采样电流互感器、电压互感器、保护型电流互感器、高压交流永磁同步切换开关，高压交流永磁同步切换开关、滤波电抗器串连连接，最终并联连接电容器，控制器包括MCU微处理机控制单元和GPRS网络通讯单元，GPRS网络通讯单元设置一通讯接口，MCU微处理机控制单元和GPRS网络通讯单元配合可实现针对安装点电压和无功运行工况的动态补偿。该装置虽然解决了高压并联电容器无功补偿装置在实际运行过程中，装置不能过零投切、电容器合闸涌流大，开关投切寿命短易损坏的技术问题。但是该装置使用于35KV变电站时，存在补偿精确度不高，不够安全等问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种安全性高且补偿精确度高的高压无功自动补偿装置。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种高压无功自动补偿装置，其特征在于，该装置包括断路器、智能投切开关、电抗器和投切电容组，所述智能投切开关的三个输入端分别通过断路器与三相母线的每相连接，所述断路器和三相母线之间串联有隔离开关和避雷器，所述智能投切开关的三个输出端分别通过电抗器与投切电容组连接，所述的断路器、智能投切开关、电抗器和投切电容组串联形成的支路为功率补偿支路，该功率补偿支路有若干组且分别并联在三相母线上，本装置还包括控制器、用于检测三相母线每相电流的电流传感器和用于检测三相母线每相电压的电压传感器，所述的电流传感器和电压传感器设置在避雷电路和断路器之间并均与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与上述的智能投切开关连接。

该高压无功自动补偿装置中，三相母线的每相与断路器进线侧之间串联有隔离开关和避雷器，断路器出线侧连接智能投切开关，智能投切开关与投切电容组通过电抗器连接，电流传感器实时采集三相母线每相电流的电流信号并输送给控制器，电压传感器实时采集三相母线每相电压的电压信号并输送给控制器，控制器对电流传感器和电压传感器输送的信号进行处理，根据电流传感器和电压传感器检测出的功率因数信号判断控制投切电容组的投切量并输出控制信号，智能投切开关接收和执行来自控制器的指令，完成投切电容组的投切动作，从而调节补偿容量。根据补偿容量的大小，可在三相母线上并联多个功率补偿支路，从而提高电网电能质量和稳定性并在使用时具有损耗小，不产生谐波的优点，进而提供了补偿精确度。在三相母线和断路器之间串联隔离开关和避雷电路，在电路需要检修时，通过控制隔离开关分闸，从而建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全；避雷电路可有效地防止输电线路雷击跳闸事故的发生，为线路提供了可靠的保护并提高了电网电能的质量和稳定性。

在上述的高压无功自动补偿装置中，该装置还包括与控制器的输出端连接的用于在控制器控制智能投切开关工作时进行显示的指示灯。在智能投切开关控制投切电容组投切时通过指示灯进行显示，可使人员清楚地了解该装置的工作状态。

在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的隔离开关和三相母线之间串联有熔断器。在三相母线和断路器之间串联熔断器，熔断器对装置进行短路保护，一旦装置有短路故障，熔断器立刻跳开，有效防止对装置和线路造成损害。

在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的隔离开关采用GW5-35D/1250型的隔离开关。该隔离开关可用于电压35KV的电力系统中，供在有电压无负载时分合电路之用，以及对被检修的高压母线、断路器等电器设备与带电的高压线路进行电器隔离之用，有效地提高了检修人员在检修时的安全性。

在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的投切电容组包括三个电容器，所述的三个电容器为三角形接法，其三个角分别与上述的电抗器连接。该投切电容组采用三角形连接，可获得较大的补偿效果。

在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的投切电容组包括三个电容器，所述的三个电容器为三角形接法，其三个角与上述的电抗器之间分别串联有电容和熔断器。将投切电容组采用三角形连接，在两两投切电容的连接点与电抗器之间分别串联电容和熔断器，可对线路提高可靠的保护，提高电网的安全性。

在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的投切电容组包括三个电容器，所述的三个电容器为星形连接，所述三个电容器的一端相互连接并在其连接点上连接有避雷电路，三个电容器的另一端与智能投切开关之间还串联有熔断器。该投切电容组为三个电容器的一端连接在一起，形成星形结构，在星形结构的连接点上连接避雷电路，可有效地防止输电线路雷击跳闸事故的发生，为线路提供了可靠的保护；三个电容器的另一端分别通过熔断器与智能投切开关连接，一旦线路有短路故障，熔断器立刻跳开，防止对投切电容组和线路造成损害。

在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的智能投切开关采用WBF系列智能电容器投切开关。该智能投切开关采用WBF系列智能电容器投切开关，可实现过零投切，具有无电弧、无涌流、响应快等优点，并且该智能电容器投切开关结构简单，安装方便，综合成本低，使用寿命长。

在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的三相母线的一相母线上设有用于检测该相母线电流的电流传感器，该电流传感器与控制器连接。

与现有技术相比，本高压无功自动补偿装置具有以下优点：

1、本实用新型在智能投切开关和投切电容组之间连接电抗器，可以限制电容器投切时的暂态开关电流和涌流，提高无功补偿的精确度；在三相母线和断路器之间串联隔离开关和避雷电路，在电路需要检修时，断开隔离开关可保证检修人员和设备的安全，避雷电路可有效地防止输电线路雷击跳闸事故的发生，为线路提供了可靠的保护并提高了电网电能的质量和稳定性，提高了装置的安全性。

2、本实用新型根据电流传感器和电压传感器检测出的功率因数信号判断投切电容组的投切量并通过智能投切开关完成投切电容组的投切动作，在使用时，电压波动范围小，无操作过电压，在投切时不产生谐波，减少了损耗，提高了电网电能质量和稳定性。

3、本实用新型中的智能投切开关采用WBF系列的智能电容器投切开关，可实现过零投切，并具有无电弧、无涌流、响应快、导通内阻为零、不产生谐波等优点，该智能投切开关的使用进一步提高了本装置使用的安全性和稳定性，并且具有成本低、寿命长等优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图。

图2是本实用新型实施例二的结构示意图。

图3是本实用新型实施例三的结构示意图。

图中，1、三相母线；2、断路器；3、电抗器；4、智能投切开关；5、投切电容组；6、熔断器；7、避雷电路；8、控制器；9、电流传感器；10、电压传感器；11、隔离开关。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例一：

如图1所示，本高压无功自动补偿装置，包括断路器2、智能投切开关4、电抗器3和投切电容组5，智能投切开关4的三个输入端分别通过断路器2与三相母线1的每相连接，断路器2和三相母线1之间串联有隔离开关11和避雷器，智能投切开关4的三个输出端分别通过电抗器3与投切电容组5连接，断路器2、智能投切开关4、电抗器3和投切电容组5串联形成的支路为功率补偿支路，该功率补偿支路有若干组且分别并联在三相母线1上，本装置还包括控制器8、用于检测三相母线1每相电流的电流传感器9和用于检测三相母线1每相电压的电压传感器10，电流传感器9和电压传感器10设置在避雷电路7和断路器2之间并均与控制器8的输入端连接，控制器8的输出端与智能投切开关4连接。

具体来说，作为一种优选方案，该装置还包括与控制器8的输出端连接的用于在控制器8控制智能投切开关4工作时进行显示的指示灯。在智能投切开关4控制投切电容组5投切时通过指示灯进行显示，可使人员清楚地了解该装置的工作状态。

作为一种优选方案，隔离开关11和三相母线1之间串联有熔断器6。该熔断器6可采用型号为PRWG2-35的熔断器6，在三相母线1和断路器2之间串联熔断器6，熔断器6对装置可进行短路保护，一旦装置有短路故障，熔断器6立刻跳开，有效防止对装置和线路造成损害。

优选地，隔离开关11采用GW5-35D/1250型的隔离开关11。该隔离开关11可用于电压35KV的电力系统中，供在有电压无负载时分合电路之用，以及对被检修的高压母线、断路器2等电器设备与带电的高压线路进行电器隔离之用，有效地提高了检修人员在检修时的安全性。

优选地，避雷电路7采用HY5WR1-51/134的避雷器；断路器2采用ZGRW-40.5的断路器2；电抗器3采用LKGKL-35-3的电抗器3。

投切电容组5包括三个电容器，该三个电容器为三角形接法，其三个电容器依次相连的三个连接点分别与电抗器3连接。该投切电容组5为三个电容器依次首尾相连构成三角形的形状，其两两电容器的连接点分别与电抗器3连接，该投切电容组5采用三角形连接，可获得较大的补偿效果。

优选地，智能投切开关4采用WBF系列智能电容器投切开关。该智能投切开关4采用WBF系列智能电容器投切开关，可实现过零投切，具有无电弧、无涌流、响应快等优点，并且该智能电容器投切开关结构简单，安装方便，综合成本低，使用寿命长。

优选地，三相母线1的一相母线上设有用于检测该相母线电流的电流传感器9，该电流传感器9与控制器8连接。该电流传感器9可起到过流保护的作用。

电流传感器9采用LZZBJ-35W的电流互感器，电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成的，将电流互感器的一次绕组串在熔断器6和断路器2之间的线路中，电流互感器的二次绕组串接在控制器8的输入端用于将采集三相母线1每相电流的电流信号输送给控制器8。

电压传感器10采用电压互感器，电压互感器主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成，在本装置中采用三个电压互感器并将三个单相电压互感器接成Y0/Y0形，电压互感器的一次绕组与三相母线1的每相连接，电压互感器的二次绕组分别接入控制器8的输入端用于分别检测三相母线11每相的电压信号并输送给控制器8。

在该装置中，在智能投切开关4和投切电容组5之间连接电抗器3，是因为当投切电容组5分段投切时，会产生很高的暂态电流，并且在一段已经投入运行，再投入另一段与之并联时，暂态电流会非常的高，在投切电容组5上串联电抗器3，可以使涌流减少到控制设备可承受的范围内。

该高压无功自动补偿装置中，三相母线1的每相母线依次与熔断器6、隔离开关11、避雷电路7、断路器2、智能投切开关4、电抗器3和投切电容组5连接，电流传感器9和电压传感器10设置在避雷电路7和断路器2之间，在三相母线1的一相母线上设置有电流传感器9，该电流互感器采集该相母线的电流信号并输送给控制器8，可起到过流保护的作用；三相母线1的另两相母线分别与控制器8连接，其中的一相母线与控制器8之间连接有熔断器6；该高压无功自动补偿装置进行工作时，先接合隔离开关11，再接合断路器2，电流传感器9和电压传感器10分别采集电路中的电流信号和电压信号并输送给控制器8，控制器8对电流传感器9和电压传感器10输送的信号分别进行处理，进而根据电流传感器9和电压传感器10检测出的功率因数信号判断控制投切电容组5的投切量并输出控制信号，智能投切开关4接收和执行来自控制器8的指令，完成投切电容组5的投切动作，从而调节补偿容量；另外，根据补偿容量的大小，可在三相母线1上并联多个功率补偿支路，从而提高电网电能质量和稳定性，并且在使用时具有损耗小，不产生谐波的优点。在需要对电路进行检修时，进行断电操作，其操作为先断开断路器2，后断开隔离开关11。

本高压无功自动补偿装置可用于35KV线路，它根据电压、电流、功率因数等参数，利用控制器8控制投切电容组5的投切，提高了功率因数，降低了损耗，改善了电压质量；并且本装置能对配电网中的无功和谐波进行补偿，不仅达到节能降耗的目的，还减少了用电装置的损害及由谐波引起的事故。

本高压无功自动补偿装置可通过无线通讯模块、GPRS和CDMA等通讯方式实现近程控制和遥测遥调。CDMA(Code DivisionMultiple Access)又称码分多址，是在无线通讯上使用的技术，CDMA允许所有使用者同时使用全部频带(1.2288Mhz)，且把其他使用者发出讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞问题。

实施例二：

如图2所示，实施例二的内容基本与实施例一的内容相同，不同点在于，该高压无功自动补偿装置中，投切电容组5包括三个电容器，三个电容器为星形连接，所述三个电容器的一端相互连接并在其连接点上连接有避雷电路7，三个电容器的另一端与智能投切开关4之间还串联有熔断器6。其熔断器6与电抗器3的位置可互换。该投切电容组5为三个电容器的一端连接在一起，形成星形结构，在星形结构的连接点上连接避雷电路7，可有效地防止输电线路雷击跳闸事故的发生，为线路提供了可靠的保护；三个电容器的另一端分别通过熔断器6与智能投切开关4连接，一旦线路有短路故障，熔断器6立刻跳开，防止对投切电容组5和线路造成损害；在本实施例中，连接在线路中的电抗器3和投切电容可针对特定谐波组成LC调谐回路，使滤波支路对某次谐波阻抗很低，这条滤波支路起到滤波的作用。

实施例三：

如图3所示，实施例三的内容基本与实施例一的内容相同，不同点在于，该高压无功自动补偿装置中，投切电容组5包括三个电容器，所述的三个电容器为三角形接法，其三个角与上述的电抗器3之间分别串联有电容和熔断器6。将投切电容组5采用三角形连接，在两两投切电容的连接点与电抗器3之间分别串联电容和熔断器6，一旦线路有短路故障，熔断器6立刻跳开，可有效防止对投切电容组5和线路造成的损害，提高电网的安全性；并且在本实施例中，连接在线路中的电抗器3和电容针对特定谐波组成LC调谐回路，使滤波支路对某次谐波阻抗很低，这条滤波支路起到滤波的作用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了三相母线1、断路器2、电抗器3、智能投切开关4、投切电容组5、熔断器6、避雷电路7、控制器8、电流传感器9、电压传感器10、隔离开关11等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (9)

1.一种高压无功自动补偿装置，其特征在于，该装置包括断路器（2）、智能投切开关（4）、电抗器（3）和投切电容组（5），所述智能投切开关（4）的三个输入端分别通过断路器（2）与三相母线（1）的每相连接，所述断路器（2）和三相母线（1）之间串联有隔离开关和避雷器，所述智能投切开关（4）的三个输出端分别通过电抗器（3）与投切电容组（5）连接，所述的断路器（2）、智能投切开关（4）、电抗器（3）和投切电容组（5）串联形成的支路为功率补偿支路，该功率补偿支路有若干组且分别并联在三相母线（1）上，本装置还包括控制器（8）、用于检测三相母线（1）每相电流的电流传感器（9）和用于检测三相母线（1）每相电压的电压传感器（10），所述的电流传感器（9）和电压传感器（10）设置在避雷电路（7）和断路器（2）之间并均与控制器（8）的输入端连接，所述控制器（8）的输出端与上述的智能投切开关（4）连接。

2.根据权利要求1所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，该装置还包括与控制器（8）的输出端连接的用于在控制器（8）控制智能投切开关（4）工作时进行显示的指示灯。

3.根据权利要求1或2所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的隔离开关和三相母线（1）之间串联有熔断器（6）。

4.根据权利要求2所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的隔离开关（11）采用GW5-35D/1250型的隔离开关（11）。

5.根据权利要求4所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的投切电容组（5）包括三个电容器，所述的三个电容器为三角形接法，其三个角分别与上述的电抗器（3）连接。

6.根据权利要求4所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的投切电容组（5）包括三个电容器，所述的三个电容器为三角形接法，其三个角与上述的电抗器（3）之间分别串联有电容和熔断器（6）。

7.根据权利要求4所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的投切电容组（5）包括三个电容器，所述的三个电容器为星形连接，所述三个电容器的一端相互连接并在其连接点上连接有避雷电路（7），三个电容器的另一端与智能投切开关（4）之间还串联有熔断器（6）。

8.根据权利要求5或6或7所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的智能投切开关（4）采用WBF系列智能电容器投切开关。

9.根据权利要求8所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的三相母线（1）的一相母线上设有用于检测该相母线电流的电流传感器（9），该电流传感器（9）与控制器（8）连接。

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