CN203574377U - 一种10kV远距离供电用静止无功补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种10kV远距离供电用静止无功补偿装置，包括分别与10kV电网母线连接的控制支路、无源滤波支路和变压器支路，以及位于所述控制支路和无源滤波支路之间的10kV电网母线上、且与所述控制支路连接的第一电流互感器CT1。本实用新型所述10kV远距离供电用静止无功补偿装置，可以克服现有技术中晶闸管的耐压和导通一致性差和硬件成本高等缺陷，以实现晶闸管的耐压和导通一致性好和硬件成本低的优点。

Description

一种10kV远距离供电用静止无功补偿装置

技术领域

本实用新型涉及静止无功补偿技术领域，具体地，涉及一种10kV远距离供电用静止无功补偿装置。 

背景技术

无功功率对供电系统和负荷的运行都十分重要。电力系统为了输送有功功率，就要求送电端和受电端的电压有一相位差，这可以在相当范围内实现；为了输送无功功率，则要求两端电压又一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多数电力系统的网络元件消耗无功功率，大多数的负载也需要消耗无功功率。他们所需要的无功功率必须从网络中的某个地方获得。显然，这些无功功率如果全由发电机提供并经过长距离输送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。 

我国电网建设和运行中，长期存在的一个问题是无功补偿容量不足和配备不合理，特别是可调节的无功容量不足，快速响应的无功调节设备更少。电气化铁路、电弧炉、轧机、矿井提升机等冲击性负荷使得电网无功功率不平衡，将导致系统电压的波动、闪变，严重时会导致用电设备损坏，出现系统电压崩溃和稳定性被破坏事故。因此无功功率补偿对电力系统十分重要。 

目前中国电力科学院、西电集团，鞍山荣信电力电子公司多针对大型用户进行TCR型SVC的研制，而对10kV中小用户基本处于空白。主要原因一是国内高压晶闸管的制造工艺无法与国外同品相比，晶闸管的耐压和导通一致性差；二是控制器的核心技术不被国内厂家普遍掌握，产品硬件成本相对较高，所以只有大型钢铁企业和煤矿以及部分电气化铁路使用高压TCR型SVC。 

然而电网用电负荷一般由异步电动机、同步电动机、电热电炉、整流和照明设备等组成，其中异步电动机占的比例最大。因此电动机、电炉、整流设备的静止无功补偿装置具有更广阔的市场，研究中小用户的静止无功补偿装置具有重要意义。 

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在晶闸管的耐压和导通一致性差和硬件成本高等缺陷。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种10kV远距离供电用静止无功补偿装置，以实现晶闸管的耐压和导通一致性好和硬件成本低的优点。 

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种10kV远距离供电用静止无功补偿装置，包括分别与10kV电网母线连接的控制支路、无源滤波支路和变压器支路，以及位于所述控制支路和无源滤波支路之间的10kV电网母线上、且与所述控制支路连接的第一电流互感器CT1。 

进一步地，所述控制支路，包括依次连接在10kV电网母线与地之间的第一电源开关K1、晶闸管控制电抗器组TCR和第二电流互感器CT2，以及依次与10kV电网的母线连接的电压互感器PT、电压及电流采样单元和主控单元； 

所述电压及电流采样单元分别与第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2连接，所述主控单元与晶闸管控制电抗器组TCR连接。 

进一步地，所述晶闸管控制电抗器组TCR，包括由反并联的第一二极管D1和第二二极管D2构成的晶闸管，以及分别连接在所述晶闸管两端的第一电感L1和第二电感L2。 

进一步地，所述主控单元，包括与电压及电流采样单元连接的DSP主控器，以及依次与所述DSP主控器连接的光电转换模块和触发监测模块；所述触发监测模块的两个输出端，分别与晶闸管中第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极连接。 

进一步地，在所述光电转换模块和触发监测模块之间，设有光纤。 

进一步地，所述无源滤波支路，包括依次连接在10kV电网母线与地之间的第二电源开关K2和无源滤波器组FC。 

进一步地，所述无源滤波器组FC，包括并行设置的多个LC支路，每个LC支路包括依次连接在第二电源开关K2与地之间的电感和电容。 

进一步地，所述变压器支路，包括依次连接在10kV电网母线与无功波动剧烈负载之间的第三电源开关K3和变压器。 

本实用新型各实施例的10kV远距离供电用静止无功补偿装置，由于包括分别与10kV电网母线连接的控制支路、无源滤波支路和变压器支路，以及位于控制支路和无源滤波支路之间的10kV电网母线上、且与控制支路连接的第一电流互感器CT1；可以提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减小功率损耗；从而可以克服现有技术中晶闸管的耐压和导通一致性差和硬件成本高的缺陷，以实现晶闸管的耐压和导通一致性好和硬件成本低的优点。 

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。 

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。 

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中： 

图1为本实用新型10kV远距离供电用静止无功补偿装置的工作原理示意图。 

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

根据本实用新型实施例，如图1所示，提供了一种10kV远距离供电用静止无功补偿装置，包括分别与10kV电网母线连接的控制支路、无源滤波支路和变压器支路，以及位于控制支路和无源滤波支路之间的10kV电网母线上、且与控制支路连接的第一电流互感器CT1。 

具体地，上述控制支路，包括依次连接在10kV电网母线与地之间的第一电源开关K1、晶闸管控制电抗器组（TCR）和第二电流互感器CT2，以及依次与10kV电网的母线连接的电压互感器（PT）、电压及电流采样单元和主控单元；电压及电流采样单元分别与第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2连接，主控单元与晶闸管控制电抗器组（TCR）连接。晶闸管控制电抗器组（TCR），包括由反并联的第一二极管D1和第二二极管D2构成的晶闸管，以及分别连接在晶闸管两端的第一电感L1和第二电感L2。主控单元，包括与电压及电流采样单元连接的DSP主控器，以及依次与DSP主控器连接的光电转换模块和触发监测模块；触发监测模块的两个输出端，分别与晶闸管中第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极连接；在光电转换模块和触发监测模块之间，设有光纤。 

上述无源滤波支路，包括依次连接在10kV电网母线与地之间的第二电源开关K2和无源滤波器组（FC）。无源滤波器组（FC），包括并行设置的多个LC支路，每个LC支路包括依次连接在第二电源开关K2与地之间的电感和电容。 

上述变压器支路，包括依次连接在10kV电网母线与无功波动剧烈负载之间的第三电源开关K3和变压器。 

在上述实施例的10kV远距离供电用静止无功补偿装置中，静止无功补偿（SVC） 主要由无源滤波器组（FC）和晶闸管控制电抗器组（TCR）构成，其中FC提供负载所需无功功率，同时FC还具有滤除谐波电流的作用；TCR由反并联的晶闸管（D1、D2）和电抗器（L1、L2）串联而成。 

上述实施例的10kV远距离供电用静止无功补偿装置，工作原理包括： 

电压、电流采样单元，将电流和电压信号变换成数字信号后送至DSP主控器；DSP主控器中的DSP芯片，经过无功功率计算后在电压的峰值和过零点之间产生触发脉冲，触发脉冲通过光纤送至触发监测模块，触发晶闸管（D1、D2）。触发时刻不同，晶闸管（D1、D2）中流过的无功电流不同，也就是TCR吸收的容性无功功率不同；当FC补偿的容性无功功率出现过补偿时，TCR可以迅速吸收掉多余无功功率，达到稳定电压提高功率因数的目的。从而用于输电系统波阻抗及长距离输电的分段补偿，也大量应用于轧钢机、电弧炉等无功波动剧烈的负载场合。 

综上所述，本实用新型上述实施例的10kV远距离供电用静止无功补偿装置，至少可以达到以下有益效果： 

⑴提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减小功率损耗； 

⑵解决了无功波动剧烈负载对电网造成的无功冲击问题，稳定了电网电压，滤除了谐波，使功率因数保持在0.94以上，提高供电质量； 

⑶在长距离输电线路的合适地点设置动态无功补偿装置可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力； 

⑷在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功功率。 

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种10kV远距离供电用静止无功补偿装置，其特征在于，包括分别与10kV电网母线连接的控制支路、无源滤波支路和变压器支路，以及位于所述控制支路和无源滤波支路之间的10kV电网母线上、且与所述控制支路连接的第一电流互感器CT1；

所述控制支路，包括依次连接在10kV电网母线与地之间的第一电源开关K1、晶闸管控制电抗器组TCR和第二电流互感器CT2，以及依次与10kV电网的母线连接的电压互感器PT、电压及电流采样单元和主控单元；

所述电压及电流采样单元分别与第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2连接，所述主控单元与晶闸管控制电抗器组TCR连接。

2.根据权利要求1所述的10kV远距离供电用静止无功补偿装置，其特征在于，所述晶闸管控制电抗器组TCR，包括由反并联的第一二极管D1和第二二极管D2构成的晶闸管，以及分别连接在所述晶闸管两端的第一电感L1和第二电感L2。

3.根据权利要求2所述的10kV远距离供电用静止无功补偿装置，其特征在于，所述主控单元，包括与电压及电流采样单元连接的DSP主控器，以及依次与所述DSP主控器连接的光电转换模块和触发监测模块；所述触发监测模块的两个输出端，分别与晶闸管中第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极连接。

4.根据权利要求3所述的10kV远距离供电用静止无功补偿装置，其特征在于，在所述光电转换模块和触发监测模块之间，设有光纤。

5.根据权利要求1所述的10kV远距离供电用静止无功补偿装置，其特征在于，所述无源滤波支路，包括依次连接在10kV电网母线与地之间的第二电源开关K2和无源滤波器组FC。

6.根据权利要求5所述的10kV远距离供电用静止无功补偿装置，其特征在于，所述无源滤波器组FC，包括并行设置的多个LC支路，每个LC支路包括依次连接在第二电源开关K2与地之间的电感和电容。

7.根据权利要求1所述的10kV远距离供电用静止无功补偿装置，其特征在于，所述变压器支路，包括依次连接在10kV电网母线与无功波动剧烈负载之间的第三电源开关K3和变压器。