CN203747426U - 低压动态滤波无功补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电力系统领域，具体公开了一种低压动态滤波无功补偿装置，包括柜体，所述柜体内包括依次串联连接的控制器、触发电路、主电路、电流互感器及第一断路器；所述控制器连接于三相电网，主电路通过触发电路与控制器电性连接，第一断路器未连接电流互感器的一端连接有一负载电路；所述主电路内包括多个并联连接的一次回路，每个一次回路内均包括有采用晶闸管的投切开关，该每个一次回路内的投切开关均分别与触发电路相连接。本实用新型主要运用于配电柜的电容补偿柜中，可满足快速变化负载的需要，实现快速动态补偿，实现滤除系统中的谐波电流，进而达到清洁电网，节能降损的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统领域，尤其涉及一种具有净化电网和无功补偿的低压动态无功补偿及谐波治理装置。
背景技术
随着社会的进步技术的发展，大量的电力电子设备被投入到电网中广泛使用，使得动态无功补偿(快速跟踪无功补偿)与谐波治理的问题日益突出，配电系统中常常会出现含有谐波的情形，这些谐波不但污染电网而且对设备的正常运行产生了威胁，降低了设备的利用率，增加了供电投资，损害了电压质量，降低了设备的实用寿命，大大增加了线路损耗。同时，负荷变化较大的工况，传统的静态无功补偿及静态无源滤波装置无法满足这一需求。
目前国内广泛使用的无功补偿装置主要有以下缺点：
1、在电容投切方式上大都以交流接触器作为投切开关，速度较慢<约为10-30s>，不可能快速跟踪负载无功功率变化，而且投切电容器时常会引起较严重的冲击涌流和操作过电压，从而造成交流接触器的接触点烧毁或补偿电容的内部击穿，严重影响了装置自身的使用寿命。
2、在控制方式上大都以功率因数作为检测量和控制目标，由于补偿最终目的是减少进出电网的无功，无功功率是由电压.电流.相位决定的，而功率因数取样方式且检测电网中的相位差，并不能准确反映电网中负载无功分量大小，重载时则不易达到充分补偿，轻载时容易造成投切震荡，影响控制系统的可靠使用寿命，也将影响电网和用户设备的安全运行。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提出一种低压动态滤波无功补偿装置，其可满足快速变化负载的需要，实现快速补偿，实现滤除系统中的谐波电流，进而达到清洁电网，节能降损的目的。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种低压动态滤波无功补偿装置，其包括：柜体，所述柜体内包括依次串联连接的控制器、触发电路、主电路、电流互感器及第一断路器；所述控制器连接于三相电网，主电路通过触发电路与控制器电性连接，第一断路器未连接电流互感器的一端连接有一负载电路；所述主电路内包括多个并联连接的一次回路，每个一次回路内均包括有采用晶闸管的投切开关，该每个一次回路内的投切开关均分别与触发电路相连接。
本实用新型中，所述控制器可以采用AVR系列单片机ATmega128为主控制芯片、ATT7022B为数据采集芯片。
其中，所述三相电网连接有一取样互感器，该取样互感器一端与控制器相连接，另一端与第一断路器相连接。
具体的，所述一次回路内包括有依次电性连接的第二断路器、熔断器、投切开关及电容滤波器组；每个一次回路内的第二断路器分别与熔断器电性连接，每个一次回路内的投切开关分别与触发电路电性连接。
选择性的，所述第二断路器采用空气断路器。
进一步地，所述电容滤波器组内包括串联连接的滤波电抗器和电容器组，该滤波电抗器另一端还与投切开关相连接。
本实用新型中，所述投切开关内包括每相两个呈反向并联连接的晶闸管，电容器组内包括多个相互并联连接的电容器。
具体的，所述触发电路可以采用双向反并联可控硅过零触发电路。
或者，所述触发电路还可以采用过零触发控制芯片MOC3061。
再者，所述电容器组内包括三个相互并联连接的电容器，该三个电容器呈三角形对称排列，三角形的每个边上各有一个电容器；或者，所述三个电容器呈一字型并行排列。
本实用新型的低压动态滤波无功补偿装置，其主要运用于配电柜的电容补偿柜中，在原有电容补偿柜的基础了增加了滤波回路，一方面有效的解决了谐 波干扰并联电容器投切补偿的问题，另一方面能有效滤除特定负载产生的谐波，清洁了电网，延长了配电设备和用电设备的使用时间，使得无功补偿柜能正常运行，提高了功率因数，起到了降损节能的效果，为配电系统提供安全保护；同时，其还具有投切无涌流，投切无飞弧，投切无噪音，投切无过电压，投切无震荡，投切速度快，投切容量大等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型低压动态滤波无功补偿装置第一种具体实施例的电路连接示意图；
图2为本实用新型中一次回路第一种具体实施例的电路连接示意图；
图3为本实用新型低压动态滤波无功补偿装置第二种具体实施例的电路连接示意图；
图4为本实用新型中一次回路第二种具体实施例的电路连接示意图；
图5为本实用新型的工作原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型提供一种低压动态滤波无功补偿装置，其包括：柜体10，该柜体10内包括依次串联连接的控制器1、触发电路2、主电路3、电流互感器4及第一断路器5；所述控制器1连接于三相电网6，主电路3通过 触发电路2与控制器1电性连接，第一断路器5未连接电流互感器4的一端连接有一负载电路7；所述主电路3内包括多个并联连接的一次回路30，每个一次回路30内均包括有采用晶闸管31的投切开关32，该每个一次回路30内的投切开关32均分别与触发电路2相连接。本实用新型为了克服传统低压无功补偿装置中接触器投切速度慢，投切噪音大、投切涌流大、投切过电压，投切飞弧大，投切震荡，复合开关投切容量小，投切速度慢等问题，通过采用大功率的晶闸管31作为投切开关32，单组投切容量大，其单组投切容量是原有无功补偿装置投切容量的10倍以上，投切速度更快。
作为本实用新型的一种具体实施例，所述控制器1可以采用AVR系列单片机ATmega128为主控制芯片、ATT7022B为数据采集芯片，其可以准确测量并计算出电网的电压（PT）、电流（CT）、功率因素等电参数，并通过该控制器1进行分析、计算，从而与预先设定的数值进行比较，检测和分析当前配电系统谐波电流的次数和电流大小，自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量，并发出指令给触发电路2。作为本实用新型的其它选择性实施例，所述控制器1还可以采用基于16bit PIC18F458单片机的智能无功补偿控制器，该控制器具有高性能、低价位、高可靠性和配置灵活等特点。
其中，所述三相电网6连接有一取样互感器62，该取样互感器62一端与控制器1相连接，另一端与第一断路器5相连接，通过该取样互感器62实时跟踪测量三相电网6负荷的电压（PT）、电流（CT）、无功功率和功率因数，谐波含量。
具体的，如图2所示，本实用新型所述一次回路30内包括有依次电性连接的第二断路器33、熔断器34、投切开关32及电容滤波器组35；每个一次回路30内的第二断路器33分别与电流互感器4电性连接，每个一次回路30内的投切开关32分别与触发电路2电性连接。选择性的，所述第二断路器33可以采用空气断路器。所述投切开关32内包括每相两个呈反向并联连接的晶闸管31，在控制器1对采集到的数据进行分析、计算，并发出指令给触发电路2后，由触发电路2判断晶闸管31的导通时刻，并发出投切指令给晶闸管31，控制主电路3的工作。由于传统的无功补偿装置在电容投切方式上大都以交流接触器作为投切开关，速度较慢<约为10-30s>，不可能快速跟踪负载无功功率变化，而 且投切电容器时常会引起较严重的冲击涌流和操作过电压，从而造成交流接触器的接触点烧毁或补偿电容的内部击穿，严重影响了装置自身的使用寿命；再者，由于采用接触器投切电容，必须使用专用的接触器，用接触器投切无功补偿电容器时，产生的大冲击电流不仅对电网造成干扰，且会影响电容器的使用寿命。本实用新型通过采用两个呈反向并联连接的晶闸管31作为投切开关32的方式，具有投切无涌流，投切无飞弧，投切无噪音，投切无过电压，投切无震荡，投切速度快，投切容量大等特点。
进一步地，所述电容滤波器组35内包括串联连接的滤波电抗器36和电容器组37，该滤波电抗器36另一端还与投切开关32相连接。本实用新型通过增加的该电容滤波器组35，一方面有效的解决了谐波无功干扰并联电容器投切补偿的问题，另一方面能有效滤除特定负载产生的谐波，清洁了电网，延长了配电设备和用电设备的使用时间，使得无功补偿柜能正常运行，提高了功率因数，起到了降损节能的效果，为配电系统提供安全保护。
本实用新型中，所述电容器组37内包括多个相互并联连接的电容器372。作为本实用新型的第一种选择性实施例，所述电容器组37内包括三个相互并联连接的电容器372，该三个电容器372呈三角形对称排列，三角形的每个边上各有一个电容器372。作为本实用新型的其他选择性实施例，所述电容器组37内包括5个或者更多相互并联连接的电容器372，或者，该电容器组37还可以采用星型接线方式，其适用于三相负载比较平衡的状态，不会对系统产生三次谐波干扰。如图3、4所示，作为本实用新型的第二种具体实施例，其与上述第一具体实施例的区别在于，所述电容器组37’内包括三个相互并联连接的电容器372’，该三个电容器372’呈一字型并行排列。
特别的，本实用新型中的触发电路2可以采用双向反并联可控硅过零触发电路。该双向反并联可控硅过零触发电路通过零脉冲产生电路、光电隔离和脉冲放大电路以及脉冲整形和控制电路三部分组成。其中，脉冲产生电路由变压器、全波整流及晶体管、电容组成；光电隔离和脉冲放大电路由多个光耦合器和三极管构成，光电耦合器起隔离作用；脉冲整形和控制电路由非门和或门组成。作为本实用新型的一种选择性实施例，所述触发电路2可以具体采用 MOTOROLA公司的过零触发控制芯片MOC3061，其主要起控制投切电容器组35的作用。
如图5所示，本实用新型的低压动态滤波无功补偿装置主要用于配电柜的电容补偿柜中，其通过控制器1实时跟踪测量三相电网6负荷的电压（PT）、电流（CT）、谐波、无功功率和功率因数，并对采集的数据进行分析、计算，并与预先设定的数值进行比较，检测和分析当前配电系统谐波电流的次数和电流大小，自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量，并将计算分析结果发出指令给触发电路2，由触发电路2判断主电路3的导通时刻，触发电路2发出导通指令给主电路3内的投切开关32，由投切开关32发出导通指令给由电容器组、滤波电抗器36组成的滤波支路，控制滤波电抗器36的工作，在小于10ms内完成零电流投入，投切无涌流，对电网无冲击，并且对于电容器有预充电作用，避免了投切带给电容器的冲击，使运行更加稳定、安全、可靠，为保证实时跟踪投切，整个系统响应时间小于20ms，可满足快速变化负载的需要，实现快速补偿，实现滤除系统中的谐波电流，进而达到清洁电网，节能降损的目的。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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 (10)
1.一种低压动态滤波无功补偿装置，包括柜体，其特征在于，所述柜体内包括依次串联连接的控制器、触发电路、主电路、电流互感器及第一断路器；所述控制器连接于三相电网，主电路通过触发电路与控制器电性连接，第一断路器未连接电流互感器的一端连接有一负载电路；所述主电路内包括多个并联连接的一次回路，每个一次回路内均包括有采用晶闸管的投切开关，该每个一次回路内的投切开关均分别与触发电路相连接。
2.如权利要求1所述的低压动态滤波无功补偿装置，其特征在于，所述控制器采用AVR系列单片机ATmega128为主控制芯片、ATT7022B为数据采集芯片。
3.如权利要求1所述的低压动态滤波无功补偿装置，其特征在于，所述三相电网连接有一取样互感器，该取样互感器一端与控制器相连接，另一端与第一断路器相连接。
4.如权利要求1所述的低压动态滤波无功补偿装置，其特征在于，所述一次回路内包括有依次电性连接的第二断路器、熔断器、投切开关及电容滤波器组；每个一次回路内的第二断路器分别与熔断器电性连接，每个一次回路内的投切开关分别与触发电路电性连接。
5.如权利要求4所述的低压动态滤波无功补偿装置，其特征在于，所述第二断路器采用空气断路器。
6.如权利要求4所述的低压动态滤波无功补偿装置，其特征在于，所述电容滤波器组内包括串联连接的滤波电抗器和电容器组，该滤波电抗器另一端还与投切开关相连接。
7.如权利要求6所述的低压动态滤波无功补偿装置，其特征在于，所述投切开关内包括每相两个呈反向并联连接的晶闸管，电容器组内包括多个相互并联连接的电容器。
8.如权利要求7所述的低压动态滤波无功补偿装置，其特征在于，所述触发电路采用双向反并联可控硅过零触发电路。
9.如权利要求7所述的低压动态滤波无功补偿装置，其特征在于，所述触发电路采用过零触发控制芯片MOC3061。
10.如权利要求7所述的低压动态滤波无功补偿装置，其特征在于，所述电容器组内包括三个相互并联连接的电容器，该三个电容器呈三角形对称排列，三角形的每个边上各有一个电容器；或者，所述三个电容器呈一字型并行排列。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104167746A (zh) * | 2014-09-04 | 2014-11-26 | 山东哈雷电力科技有限公司 | 电焊机专用无功补偿智能电容器 |
| CN104701869A (zh) * | 2015-01-04 | 2015-06-10 | 李惟 | 基于avr单片机的智能电网功率平衡器 |
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2013
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