CN203289112U - 一种快速投切低压智能无功补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种快速投切低压智能无功补偿装置，包括电压传感器，以及依次相连的电流传感器、控制器、可控硅过零触发器、投切补偿单元、断路器和隔离开关，投切补偿单元包括晶闸管、阻容耦合电路、熔断器、电抗器和电容器。电流传感器和隔离开关分别接入电网；电压传感器一端连接控制器，另一端连接断路器和投切补偿单元的相接端；可控硅过零触发器与所述晶闸管相连，电容器、电抗器、晶闸管和熔断器依次相连，熔断器与断路器相连，阻容耦合电路与晶闸管相连。本实用新型的快速投切低压智能无功补偿装置，适合于负荷频繁变化的三相供电网，响应速度快，消除投切涌流，能够为负荷频繁变化的用电设备随时提供大量的无功功率补偿。

Description

一种快速投切低压智能无功补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种无功补偿装置，尤其涉及一种快速投切低压智能无功补偿装置，属于电力低压配电网技术领域。

背景技术

在正常情况下，由于用电设备中存在大量的阻感性负载，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。

现有的低压无功补偿装置都是基于传统的复合开关投切电感电容的方式，大多存在响应速度慢、投切涌流大等缺陷，使用效果不好，并且很不灵活，根本不能达到所希望的控制效果，不能充分满足广大用户对电能质量的要求。在地铁、中频冶炼、电焊、点焊、电镀、电解、轧钢等负荷频繁变化的应用环境中，快速冲击负荷如轧钢机、焊机、大型冲床等设备，由于负荷变化极为快速，并且随时需要大量的无功功率提供补偿，现有的低压无功补偿装置不能及时做出反应，致使产生电压波动和电压闪变，影响设备正常运行，缩短设备使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供种一种快速投切低压智能无功补偿装置，适合于负荷频繁变化的的三相供电网，响应速度快，消除投切涌流，能够为负荷频繁变化的用电设备随时提供大量的无功功率补偿。

实现上述目的的技术方案是：一种快速投切低压智能无功补偿装置，包括电压传感器，以及依次相连的电流传感器、控制器、可控硅过零触发器、投切补偿单元、断路器和隔离开关，所述投切补偿单元包括晶闸管、阻容耦合电路、熔断器、电抗器和电容器，所述电流传感器和所述隔离开关分别接入电网；所述电压传感器一端连接所述控制器，另一端连接所述断路器和投切补偿单元的相接端；所述可控硅过零触发器与所述晶闸管相连，所述电容器、电抗器、晶闸管和熔断器依次相连，所述熔断器与所述断路器相连，所述阻容耦合电路与所述晶闸管相连，其中：

所述电流传感器采集电网的电流信号，并把采集的电流信号传给所述控制器；

所述电压传感器采集所述断路器的输出线路的电压信号，并把采集的电压信号传给所述控制器；

所述控制器对接收的电压信号和电流信号进行分析计算，输出控制信号，并把控制信号发送给所述可控硅过零触发器；

所述可控硅过零触发器根据接收的控制信号输出触发脉冲信号，并把触发脉冲信号传给晶闸管，控制晶闸管的通断；

所述投切补偿单元根据晶闸管的通断输出补偿电流，补偿电流经过断路器和隔离开关输送至电网。

上述的快速投切低压智能无功补偿装置中，所述控制器包括DSP处理器（Digital Signal Processor，数字信号处理）、AD（模数）转换器、通信接口、键盘和显示屏，所述AD转换器、通信接口、键盘和显示屏均与DSP处理器相连，所述电流传感器和电压传感器均与AD转换器相连，其中：

所述电流传感器采集的电流信号通过AD转换器转换为数字电流信号，输送至DSP处理器；

所述电压传感器采集的电压信号通过AD转换器转换为数字电压信号，输送至DSP处理器；

所述DSP处理器对接收的经过转换的电流信号和电压信号进行分析计算，输出控制信号。

上述的快速投切低压智能无功补偿装置中，所述快速投切低压智能无功补偿装置还包括温度传感器和散热风扇，其中：

所述温度传感器一端连接所述AD转换器，另一端连接所述断路器；

所述散热风扇一端连接所述DSP处理器，另一端连接所述断路器。

上述的快速投切低压智能无功补偿装置中，所述快速投切低压智能无功补偿装置还包括避雷器，所述避雷器与所述断路器相连。

上述的快速投切低压智能无功补偿装置中，所述阻容耦合电路包括一电容和一电阻，所述电容和电阻串联。

本实用新型的快速投切低压智能无功补偿装置与现有技术相比的有益效果是：适合于负荷频繁变化的的三相供电网，采用TSC（Thyristor switched capacitor，晶闸管投切电容）的技术手段，通过控制晶闸管的导通与关断的角度变化，使得等效电容变化，从而改变补偿电流的输出，响应速度快，消除投切涌流，能够实现补偿电容的快速投切，为负荷频繁变化的用电设备随时提供大量的无功功率补偿，减少无功损耗造成的电压损耗，改善线路及变电站的功率因素，达到节能减排目的，有效节约能源损耗。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：

请参阅图1，本实用新型的快速投切低压智能无功补偿装置，包括电压传感器1、电流传感器2、控制器3、可控硅过零触发器4、投切补偿单元5、断路器6和隔离开关7。投切补偿单元5包括晶闸管51、阻容耦合电路52、熔断器53、电抗器54和电容器55。电流传感器2、控制器3、可控硅过零触发器4、投切补偿单元5、断路器6和隔离开关7依次相连；电流传感器2和隔离开关7分别接入电网；电压传感器1一端连接控制器3，另一端连接断路器6和投切补偿单元5的相接端；可控硅过零触发器4与晶闸管51相连；电容器55、电抗器54、晶闸管51和熔断器53依次相连；熔断器53与断路器6相连；阻容耦合电路52与晶闸管51相连；阻容耦合电路52包括一电容和一电阻，电容和电阻串联，且该电容和电阻的串联支路与晶闸管51并联。

工作时，电流传感器2采集电网的电流信号，并把采集的电流信号传给控制器3；电压传感器1采集断路器6的输出线路的电压信号，并把采集的电压信号传给控制器3；控制器3对接收的电压信号和电流信号进行分析、计算、比较，并决定是否输出控制信号给可控硅过零触发器4；可控硅过零触发器4根据接收的控制信号输出触发脉冲信号，并把触发脉冲信号传给晶闸管51，控制晶闸管51的通断；投切补偿单元5根据晶闸管51的通断输出补偿电流，补偿电流经过断路器6和隔离开关7输送至电网，实现对负荷频繁变化的用电设备的无功功率的补偿。由于晶闸管51很容易受涌流的冲击而损坏，因此晶闸管51必须过零触发，就是当晶闸管51两端电压为零的瞬间发出触发信号，过零触发技术可以实现无涌流投入电容器，另外由于晶闸管51的触发次数没有限制，可以实现准动态补偿，响应时间在毫秒级，因此适用于电容器的频繁投切，非常适用于频繁变化的负荷情况。阻容耦合电路52可以对晶闸管51进行有效保护，延长晶闸管51的使用寿命。

控制器3包括DSP处理器31、AD转换器32、通信接口33、键盘34和显示屏35，AD转换器32、通信接口33、键盘34和显示屏35均与DSP处理器31相连，电流传感器2和电压传感器1均与AD转换器32相连。电流传感器2采集的电流信号通过AD转换器32转换为数字电流信号，输送至DSP处理器31；电压传感器1采集的电压信号通过AD转换器32转换为数字电压信号，输送至DSP处理器31；DSP处理器31对接收的经过转换的电流信号和电压信号进行分析、计算、比较，并决定是否输出控制信号给可控硅过零触发器4。用户通过键盘34可以对DSP处理器31的工作状态进行手动操作；通过显示屏35可以观察DSP处理器31的分析、计算、比较等工作状态结果；通信接口33既可以直接与外部设备进行通讯，也可以在与无线通讯模块连接之后与外部设备进行无线通讯。

快速投切低压智能无功补偿装置还包括温度传感器8和散热风扇9，温度传感器8一端连接AD转换器32，另一端连接断路器6；散热风扇9一端连接DSP处理器31，另一端连接断路器6。温度传感器8采集断路器输出端的温度信号，并把温度信号发送给所述AD转换器32；AD转换器32把接收的温度信号转换成数字温度信号，输送至DSP处理器31，DSP处理器31根据接收的数字温度信号控制散热风扇9工作，为快速投切低压智能无功补偿装置散热。

快速投切低压智能无功补偿装置还包括避雷器10，避雷器10与断路器6相连。避雷器10选用氧化锌避雷器利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小，一般为微安或毫安级；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果，这种避雷器和传统的避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。

在本实施例中，DSP处理器的控制芯片采用TI公司的TMS320F2812；可控硅过零触发器的型号为KJ007，也可选用KJ008，可控硅过零触发器能使晶闸管的开关过程在晶闸管的两端电压为零的瞬间进行触发，这样，负载的瞬态浪涌和射频干扰最小，晶闸管的使用寿命也可以提高。

综上所述，本实用新型的快速投切低压智能无功补偿装置，采用TSC（Thyristor switched capacitor，晶闸管投切电容）的技术手段，通过控制晶闸管的导通与关断的角度变化，使得等效电容变化，从而改变补偿电流的输出，适合于负荷频繁变化的的三相供电网，响应速度快，消除投切涌流，能够实现补偿电容的快速投切，为负荷频繁变化的用电设备随时提供大量的无功功率补偿，减少无功损耗造成的电压损耗，改善线路及变电站的功率因素，达到节能减排目的，有效节约能源损耗。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种快速投切低压智能无功补偿装置，其特征在于，包括电压传感器，以及依次相连的电流传感器、控制器、可控硅过零触发器、投切补偿单元、断路器和隔离开关，所述投切补偿单元包括晶闸管、阻容耦合电路、熔断器、电抗器和电容器，所述电流传感器和所述隔离开关分别接入电网；所述电压传感器一端连接所述控制器，另一端连接所述断路器和投切补偿单元的相接端；所述可控硅过零触发器与所述晶闸管相连，所述电容器、电抗器、晶闸管和熔断器依次相连，所述熔断器与所述断路器相连，所述阻容耦合电路与所述晶闸管相连，其中：

所述电流传感器采集电网的电流信号，并把采集的电流信号传给所述控制器；

所述电压传感器采集所述断路器的输出线路的电压信号，并把采集的电压信号传给所述控制器；

所述控制器对接收的电压信号和电流信号进行分析计算，输出控制信号，并把控制信号发送给所述可控硅过零触发器；

所述可控硅过零触发器根据接收的控制信号输出触发脉冲信号，并把触发脉冲信号传给晶闸管，控制晶闸管的通断；

所述投切补偿单元根据晶闸管的通断输出补偿电流，补偿电流经过断路器和隔离开关输送至电网。

2.根据权利要求1所述的快速投切低压智能无功补偿装置，其特征在于，所述控制器包括DSP处理器、AD转换器、通信接口、键盘和显示屏，所述AD转换器、通信接口、键盘和显示屏均与DSP处理器相连，所述电流传感器和电压传感器均与AD转换器相连，其中：

所述电流传感器采集的电流信号通过AD转换器转换为数字电流信号，输送至DSP处理器；

所述电压传感器采集的电压信号通过AD转换器转换为数字电压信号，输送至DSP处理器；

所述DSP处理器对接收的经过转换的电流信号和电压信号进行分析计算，输出控制信号。

3.根据权利要求2所述的快速投切低压智能无功补偿装置，其特征在于，所述快速投切低压智能无功补偿装置还包括温度传感器和散热风扇，其中：

所述温度传感器一端连接所述AD转换器，另一端连接所述断路器；

所述散热风扇一端连接所述DSP处理器，另一端连接所述断路器。

4.根据权利要求1所述的快速投切低压智能无功补偿装置，其特征在于，所述快速投切低压智能无功补偿装置还包括避雷器，所述避雷器与所述断路器相连。

5.根据权利要求1所述的快速投切低压智能无功补偿装置，其特征在于，所述阻容耦合电路包括一电容和一电阻，所述电容和电阻串联。

Images