CN203103962U

CN203103962U - 电压无功统一补偿器

Info

Publication number: CN203103962U
Application number: CN 201220664978
Authority: CN
Inventors: 马明; 徐柏榆; 赵继光; 何奕枫; 朱晋; 李玎; 韦统振; 霍群海
Original assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS; Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS; Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2022-12-05

Abstract

本实用新型提供一种电压无功统一补偿器，包括串联变压器、并联变压器、第一反并联晶闸管组、第二反并联晶闸管组、补偿电容器；第一反并联晶闸管组的反并联晶闸管数量和第二反并联晶闸管组的反并联晶闸管数量均和并联变压器的副边绕组的组数相同；其全部采用晶闸管、变压器、电容器等低成本器件，使得系统成本降低，且均为低压常规部件，制造难度较小，可靠性高。同时，结构简单，单个装置可以实现多种功能。可通过改变并联变压器的绕组数以及两个反并联晶闸管组的反并联晶闸管数量增加电压与无功的补偿档位，从而提高补偿精度，适合城乡配电网推广使用。

Description

电压无功统一补偿器

技术领域

本实用新型涉及一种配电网使用的电路装置，特别是涉及一种电压无功统一补偿器。

背景技术

城乡配网低压台区由220/380V供电网络构成，是电能主要的消费终端。根据对电压运行数据的分析，低压台区电压质量存在较大的问题，是供电企业收到投诉数最多、直接影响客户满意度的环节，特别是在经济、技术、设备和管理均较为落后的县局。

导致低压台区电压质量不合格的因素有很多。根据调研结果，影响电压质量的因素主要包括10kV接入点电压不合格、配变无功补偿不足、配变分接头设置不合理、台区供电半径过大等方面，其中既有管理方面的欠缺，也有技术方面的不足。虽然通过部分管理手段，如加强低压台区巡视、加快低压设备消缺等，可在一定程度上提升电压质量。但是，由于基层人力资源有限，以人海战术实现提高电压质量的目标存在较大的困难。

而目前的电能质量调节装置例如动态电压补偿器、统一电能质量调节器等虽然调节精度高，响应速度快，但是单台成本过于昂贵，并且结构和控制算法复杂，可靠性低，不适合在城乡配电网推广使用。

成本较低的晶闸管分级电压调节器功能单一，无法补偿无功，必须与投切电容器等无功补偿设备配合使用，多个设备的分别安装与调试增加了电能质量治理的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种电压无功统一补偿器，成本低、可靠性高。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

一种电压无功统一补偿器，包括串联变压器、并联变压器、第一反并联晶闸管组、第二反并联晶闸管组、补偿电容器；所述第一反并联晶闸管组的反并联晶闸管数量和所述第二反并联晶闸管组的反并联晶闸管数量均和所述并联变压器的副边绕组的组数相同；所述第一反并联晶闸管组的各反并联晶闸管的第一端子分别连接所述并联变压器的副边绕组的一个非公共引出端子，所述第一反并联晶闸管组的各反并联晶闸管的第二端子分别连接所述串联变压器原边绕组的第一引出端子，所述第二反并联晶闸管组的各反并联晶闸管第一端子分别连接所述并联变压器的副边绕组的一个非公共引出端子，所述第二反并联晶闸管组的各反并联晶闸管第二端子分别连接所述补偿电容器的第一端子，所述并联变压器的副边绕组的公共引出端子分别连接所述串联变压器原边绕组的第二引出端子、所述补偿电容器的第二端子。

根据上述本实用新型的方案，其全部采用晶闸管、变压器、电容器等低成本器件，使得系统成本降低，且均为低压常规部件，制造难度较小，可靠性高，同时，结构简单，可通过改变并联变压器的绕组数以及反并联晶闸管组数增加电压与无功的补偿档位，从而提高补偿精度，通过对第一反并联晶闸管的导通与关断控制，可以控制串联变压器副边输出电压，即补偿电压，通过对第二反并联晶闸管的通断控制，可以控制补偿电容器两端电压，从而对电网无功进行补偿，容易实现自动控制，单个装置就实现了多种功能，适合城乡配电网推广使用。

在其中一个实施例中，上述并联变压器原边绕组与副边各绕组的电压变比为一比一，所述串联变压器为降压变压器，使得并联变压器与串联变压器之间的第一反并联晶闸管组、第二反并联晶闸管组与补偿电容器都处于高电压小电流环境中，从而了减小电容器需求容量，并且延长反并联晶闸管工作寿命，使系统更加可靠。

在其中一个实施例中，上述并联变压器原边绕组与副边各绕组的电压变比小于1，所述串联变压器为降压变压器，使得并联变压器与串联变压器之间的第一反并联晶闸管组、第二反并联晶闸管组与补偿电容器都处于高电压小电流环境中，从而了减小电容器需求容量，并且延长反并联晶闸管工作寿命，使系统更加可靠。

在其中一个实施例中，还可以包括连接在所述串联变压器原边绕组两个引出端子之间的旁路晶闸管，用于在不补偿电压时，将整个装置旁路。

在其中一个实施例中，上述补偿电容器的数量可以为两个以上，各补偿电容器并联或串联连接，以满足不同的容量与耐压需求。

附图说明

图1为本实用新型的电压无功统一补偿器实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的电压无功统一补偿器与电网的连接示意图；

图3为本实用新型的电压无功统一补偿器具体示例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型进行详细阐述，但本实用新型的实施方式不限于此。

参见图1所示，是本实用新型的电压无功统一补偿器实施例的结构示意图，其包括有：串联变压器101、并联变压器102、第一反并联晶闸管组103、第二反并联晶闸管组104、补偿电容器105，第一反并联晶闸管组103的反并联晶闸管数量以及第二反并联晶闸管组104的反并联晶闸管数量都和并联变压器102的副边绕组的组数相同，如图1所示，并联变压器102包括n组副边绕组，第一反并联晶闸管组103的反并联晶闸管数量以及第二反并联晶闸管组104的反并联晶闸管数量也均为n，n为大于或者等于二的正整数，第一反并联晶闸管组中的各反并联晶闸管S1～Sn的第一端子C1～Cn分别连接并联变压器的副边绕组的一个非公共引出端子B1～Bn，第一反并联晶闸管组中的各反并联晶闸管S1～Sn的第二端子C1’～Cn’分别连接串联变压器101原边绕组的第一引出端子A1，第二反并联晶闸管组中的各反并联晶闸管Sn+1～S2n的第一端子Cn+1～C2n分别连接并联变压器202的副边绕组的一个非公共引出端子B1～Bn，第二反并联晶闸管组中的各反并联晶闸管Sn+1～S2n的第二端子Cn+1’～C2n’分别连接所述补偿电容器的第一端子D1，并联变压器102的副边绕组的公共引出端子Bn+1分别连接串联变压器101原边绕组的第二引出端子A2、补偿电容器105的第二端子D2。

其中，通过对第一反并联晶闸管组103中的各反并联晶闸管S1～Sn的导通与关断控制，可以控制串联变压器101副边输出电压，即补偿电压，通过对第二反并联晶闸管组104中的各反并联晶闸管Sn+1～S2n的通断控制，可以控制补偿电容器105两端电压，从而对电网无功进行无功补偿。只需要简单的控制第一反并联晶闸管组103或者第二反并联晶闸管组104中各反并联晶闸管的通断，容易实现自动控制，就能够使单个装置实现多种功能。对于包括n组第一反并联晶闸管103的电压无功统一补偿器一般包括n档的电压补偿档位，分别为：仅导通第一反并联晶闸管组中的第n反并联晶闸管Sn、仅导通第一反并联晶闸管组中的第n-1反并联晶闸管Sn-1、......、仅导通第一反并联晶闸管组中的第一反并联晶闸管S1，在不投入电压补偿时，关断第一反并联晶闸管组中的各反并联晶闸管S1～Sn；对于包括n个反并联晶闸管的第二反并联晶闸管组103的电压无功统一补偿器一般包括n档的无功补偿档位，分别为：仅导通第二反并联晶闸管组的第n反并联晶闸管S2n、仅导通第二反并联晶闸管组的第n-1反并联晶闸管S2n-1、......、仅导通第二反并联晶闸管组的第一反并联晶闸管Sn+1，在不补偿无功时，关断第二反并联晶闸管组的各反并联晶闸管Sn+1～S2n。

另外，并联变压器102的副边绕组的组数、第一反并联晶闸管组103、第二反并联晶闸管组104中的反并联晶闸管数量可以视具体情况而定，一般随着并联变压器102的副边绕组的组数、第一反并联晶闸管组103的反并联晶闸管数量、第二反并联晶闸管组104的反并联晶闸管数量的增加，电压无功统一补偿器的补偿精度也会随着提高，但电压无功统一补偿器的成本也会相应的提高，因而，一般要综合考虑补偿精度及成本。

在具体工作时，针对电网的三相四线式结构，需要用到三个本实施例的电压无功统一补偿器，依次为A相补偿器、B相补偿器、C相补偿器，A相补偿器、B相补偿器、C相补偿器为三个相同的单相电压无功统一补偿器，图2示出了本实施例的电压无功统一补偿器的应用示意图。如图2所示，每个电压无功统一补偿器有两个接口，其中一个接口(该接口的两端对应图1中的E1和E2) 串入对应相的传输线，另一个接口的一端(对应图1中的E3)连接对应相传输线、另一端(对应图1中的E4)连接第四线，即并入对应相。

据此，根据上述本实施例的方案，其全部采用晶闸管、变压器、电容器等低成本器件，使得系统成本降低，同时，结构简单，可通过改变并联变压器的绕组数以及反并联晶闸管组中的反并联晶闸管数量增加电压与无功的补偿档位，从而提高补偿精度，通过对第一反并联晶闸管组的各反并联晶闸管导通与关断控制，可以控制串联变压器副边输出电压，即补偿电压，通过对第二反并联晶闸管组的各反并联晶闸管通断控制，可以控制补偿电容器两端电压，从而对电网无功进行补偿，容易实现自动控制，单个装置就实现了多种功能，适合城乡配电网推广使用。

在其中一个实施例中，并联变压器102原边绕组与副边各绕组的电压变比为一比一，串联变压器101为降压变压器，采用此实现方式，可使得并联变压器102与串联变压器101之间的第一反并联晶闸管组103、第二反并联晶闸管组104和补偿电容器105处于高电压小电流环境中，从而了减小补偿电容器需求容量，并且延长了第一反并联晶闸管组103、第二反并联晶闸管组104的工作寿命，使系统更加可靠。

在其中一个实施例中，并联变压器102原边绕组与副边各绕组的电压变比小于1，串联变压器101为降压变压器，采用此实现方式，可使得并联变压器102与串联变压器101之间的第一反并联晶闸管组103、第二反并联晶闸管组104和补偿电容器105处于高电压小电流环境中，从而了减小补偿电容器需求容量，并且延长了第一反并联晶闸管组103、第二反并联晶闸管组104的工作寿命，使系统更加可靠。

在其中一个实施例中，如图1所示，本实用新型的电压无功统一补偿器还可以包括连接在串联变压器101原边绕组两个引出端子之间的旁路晶闸管106，用于在电压无功统一补偿器不补偿电压时，将串联变压器101旁路。

在其中一个实施例中，补偿电容器106的数量可以为两个以上，各补偿电容器通过并联或串联连接，以满足不同的容量与耐压需求。

为了便于进一步理解本实用新型，下面以一个具体示例对本实用新型的结构及工作原理进行阐述。

具体示例

本示例是以n＝3为例，但n＝3并不构成对本实用新型的限制。如图3所示，为此具体示例的电压无功补偿装置的电路图，其包括其串联变压器T1、并联变压器T2、第一反并联晶闸管组的各反并联晶闸管S1～S3、第二反并联晶闸管组反并联晶闸管S4～S6、补偿电容器C0、旁路晶闸管S0，其中，第一反并联晶闸管组包括第一反并联晶闸管S1、第二反并联晶闸管S2、第三反并联晶闸管S3，第二反并联晶闸管组S4～S6包括第四反并联晶闸管S4、第五反并联晶闸管S5、第六反并联晶闸管S6，并联变压器T2副边有四个引出端子，依次是第一引出端子20、第二引出端子21、第三引出端子22、第四引出端子22，第一引出端子20、第二引出端子21、第三引出端子22为非公共引出端子，第四引出端子22为公共引出端子；

并联变压器T2副边的第一引出端子20分别与第一反并联晶闸管S1的第一端子14、第四反并联晶闸管S4的第一端子17连接，第一反并联晶闸管S1的第二端子8与串联变压器T1原边的第一引出端子5连接，第四反并联晶闸管S4的第二端子11与补偿电容器C0的第一端子7连接；并联变压器T2副边的第二引出端子21分别与第二反并联晶闸管S2的第一端子15、第五反并联晶闸管S5的第一端子18连接，第二反并联晶闸管S2的第二端子9与串联变压器T1原边的第一引出端子5连接，第五反并联晶闸管的第二端子12与补偿电容器C0的第一端子7连接；并联变压器T2副边的第三引出端子22分别与第三反并联晶闸管S2的第一端子16、第六反并联晶闸管S5的第一端子19连接，第三反并联晶闸管S3的第二端子10与串联变压器T1原边的第一引出端子5连接，第六反并联晶闸管的第二端子13与补偿电容器C0的第一端子7连接；并联变压器T2副边的第四引出端子23分别与串联变压器副边第二引出端子4、补偿电容器C0的第二端子6连接，旁路晶闸管S0的第一端子0连接串联变压器T1副边的第一引出端子2，旁路晶闸管S0的第二端子1连接串联变压器T1副边的第二引出端子3。其中，并联变压器T2原边与副边各绕组的变比为一比一，串联变压器T1为降压变压器，也即串联变压器T1的原边侧为高压侧。图3中的US表示电网侧，UL表示负载侧，SL表示第四线或中性线。

此外，当某相电压发生跌落时，可根据该相电压的跌落值与标准值的差值判断需要投入补偿的电压档位，对于本具体示例中的电压无功补器，补偿电压有三个电压补偿档位，具体如下：

第一档：第一反并联晶闸管S1，第二反并联晶闸管S2关断，第三反并联晶闸管S3导通；

第二档：第一反并联晶闸管S1，第三反并联晶闸管S3关断，第二反并联晶闸管S2导通；

第三档：第二反并联晶闸管S2，第三反并联晶闸管S3关断，第一反并联晶闸管S1导通。

其中，可以是根据跌落值与标准值的差值跟哪个档位的电压补偿相近判断需要投入的档位，一般差值大，则选择高档位(如第一档)，差值小，则选择低档位(如第三档)

另外，不投入电压补偿时：第一反并联晶闸管S1关断，第二反并联晶闸管S2关断，第三反并联晶闸管S3关断，旁路晶闸管S0导通。

另一方面，可以通过检测负载电压与电流角度，判断需要投入的无功补偿，补偿的无功与补偿电容器C0两端电压的平方成正比，通过第二反并联晶闸管组S4～S6的不同操作可以实现不同档的无功补偿，对于本具体示例中的电压无功统一补偿器，有三档无功补偿档位，具体如下：

第1档：第六反并联晶闸管S6导通，第四反并联晶闸管S4，第五反并联晶闸管S5关断；

第2档：第五反并联晶闸管S5导通，第四反并联晶闸管S4，第六组反并联晶闸管S6关断；

第3档：第四反并联晶闸管S4导通，第五反并联晶闸管S5，第六反并联晶闸管S6关断。

其中，若并联变压器T2原边绕组侧电压为380V，且并联变压器T2原边绕组与副边各绕组的电压变比为一比一，则第1档的无功为380*380/jwc，第2档的无功为760*760/jwc，为第1档的无功容量的4倍，第3档补偿无功为第一档的9倍。

不补偿无功时：第四反并联晶闸管S4关断，第五反并联晶闸管S5关断，第六反并联晶闸管S6关断。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点及有益效果：

(1)与现有统一电能质量治理设备相比，本实用新型全部采用晶闸管、变压器、电容器等低成本器件，使得系统成本降低，且本实用新型的整个拓扑结构采用的都为低压常规部件，器件购买容易，制造难度较小，可靠性高；

(2)并联变压器原边绕组与副边各绕组采用1∶1变比或升压变比，串联变压器采用降压变压器，使得并联变压器与串联变压器之间的反并联晶闸管组与补偿电容器处于高电压小电流环境中，从而了减小电容需求容量，并且延长了晶闸管工作寿命，使系统更加可靠；

(3)本实用新型在实现多种电能质量治理功能的同时，结构简单，易于控制，适合城乡配电网推广使用。

(4)本实用新型拓扑结构拓展简单，可通过增加并联变压器的绕组数以及反并联晶闸管组数增加电压与无功的补偿档位，从而提高补偿精度。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种电压无功统一补偿器，其特征在于，包括串联变压器、并联变压器、第一反并联晶闸管组、第二反并联晶闸管组、补偿电容器；所述第一反并联晶闸管组的反并联晶闸管数量和所述第二反并联晶闸管组的反并联晶闸管数量均和所述并联变压器的副边绕组的组数相同；所述第一反并联晶闸管组的各反并联晶闸管的第一端子分别连接所述并联变压器的副边绕组的一个非公共引出端子，所述第一反并联晶闸管组的各反并联晶闸管的第二端子分别连接所述串联变压器原边绕组的第一引出端子，所述第二反并联晶闸管组的各反并联晶闸管第一端子分别连接所述并联变压器的副边绕组的一个非公共引出端子，所述第二反并联晶闸管组的各反并联晶闸管第二端子分别连接所述补偿电容器的第一端子，所述并联变压器的副边绕组的公共引出端子分别连接所述串联变压器原边绕组的第二引出端子、所述补偿电容器的第二端子。

2.根据权利要求1所述的电压无功统一补偿器，其特征在于，所述并联变压器原边绕组与副边各绕组的电压变比为一比一，所述串联变压器为降压变压器。

3.根据权利要求1所述的电压无功统一补偿器，其特征在于，所述并联变压器原边绕组与副边各绕组的电压变比小于1，所述串联变压器为降压变压器。

4.根据权利要求1至3之一所述的电压无功统一补偿器，其特征在于，还包括连接在所述串联变压器原边绕组两个引出端子之间的旁路晶闸管。

5.根据权利要求4所述的电压无功统一补偿器，其特征在于，所述补偿电容器的数量为两个以上，各补偿电容器并联或串联连接。