CN203933034U

CN203933034U - 一种无需直接投切电容器的多级无功补偿装置

Info

Publication number: CN203933034U
Application number: CN201420368593.2U
Authority: CN
Inventors: 张河林
Original assignee: FUJIAN AUTO ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: FUJIAN AUTO ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2024-07-04

Abstract

本实用新型实施例公开了一种无需直接投切电容的多级无功补偿装置，固定容量电容器组通过串联的固定组补偿电容开关组和电抗器与三相输入电源端连接，第一调压变压器和第二调压变压器的初级绕组分别由第一控制开关组和第二控制开关组接通和断开三相输入电源，第一调压变压器和第二调压变压器的次级绕组按顺极性的方式串接起来，首尾头分别引到接线端子，每相有一个头作为单相电压的输入，尾作为输出接至动调电容器组相应相的输入端子，变压器的极性与电源极性相逆连接。实用新型用于通过设置固定容量电容器组和动调电容器组，并通过第一调压变压器和第二调压变压器对动调电容器组的电压进行动态调整，开关组控制固定容量电容器组和动调电容器组。

Description

一种无需直接投切电容器的多级无功补偿装置

技术领域

本实用新型属于电力技术领域，特别地涉及一种无需直接投切电容器的多级无功补偿装置。

背景技术

供电系统不但要供给用电用户和用电设备有功电能，同时为了维持电气设备的电磁转换过程，还需供应一定量的无功电能，无功能量在电磁转换过程中只从一种物理形态转换为另一种物理形态，但并不能被消耗掉转换成另一种性质的能量被消耗掉，但是无功电流在电网中的吞吐和流动就会在线路和配电变压器及用电设备上产生电阻压降并转化为热能而损耗掉，所以为了减少系统的无功电流的流动，就要对系统进行无功补偿，无功补偿设备都是安装在离无功需求量大，最近的地方。无功补偿大多数都是采用加装并联电容器的方法进行补偿，补偿功率的大小是随着用电功率的大小而变，电力系统的负荷每分每秒都是在发生变化的，因此无功的大小也因负载的变化而变化，所以通常是将多组电容器通过开关并联起来，用开关控制电容器的投入和断开。

电容器是一种典型的容性负载，电流比电压在相位上超前90度角度，由于电容两端电压不能突变，所以当投入电容器时，相当于瞬间短路投切电流很大，对电路造成很大冲击，经常带来意外的事故和对电容器的寿命造成严重的危害，同时当电容从电路上切下来后，由于电容两端电压不能突变，所以会在电容器上残留着很高的残余电压。这个电压要通过内部的放电电阻消耗掉，也就是要经过一定的时间待残压消除后才能重新投入电网运行，因此会造成电容投切需要消残延时而无法及时的响应补偿速度的要求，使补偿效果不好，达不到最佳补偿的目的。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷，避免造成投切电容冲击电流大，消残延时，影响补偿相应速度，达不到最佳补偿的目的。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种无需直接投切电容器的多级无功补偿装置，用于通过设置固定容量电容器组和动调电容器组，并通过第一调压变压器和第二调压变压器对动调电容器组的电压进行动态调整，开关组控制固定容量电容器组和动调电容器组。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种无需直接投切电容的多级无功补偿装置，包括组合在一套铁芯上的两个独立的第一调压变压器和第二调压变压器，固定容量电容器组和动调电容器组，固定容量电容器组通过串联的固定组补偿电容开关组和电抗器与三相输入电源端连接，第一调压变压器和第二调压变压器的初级绕组分别由第一控制开关组和第二控制开关组接通和断开三相输入电源，第一调压变压器和第二调压变压器的次级绕组按顺极性的方式串接起来，首尾头分别引到接线端子，每相有一个头作为单相电压的输入，尾作为输出接至动调电容器组相应相的输入端子，变压器的极性与电源极性相逆连接，所述电压检测单元输入端连接电机电源输入端电压，电压检测单元的输出端连接控制器的第一输入端，电流检测单元连接用于感应电机电流的互感器线圈，电流检测单元的输出端连接控制器的第二输入端，电网cosφ检测单元输出端连接控制器的第三输入端，控制器的第三输出端连接固定组补偿电容开关组的控制输入端。

优选地，所述固定容量电容器组和动调电容器组的容量比例为4∶6。

优选地，第一调压变压器和第二调压变压器的电压分别为6％和12％的动调电容器组的额定电压值。

优选地，第一调压变压器和第二调压变压器的电压分别为9％和18％的动调电容器组的额定电压值。

优选地，第一调压变压器和第二调压变压器的电压分别为11％和22％的动调电容器组的额定电压值。

优选地，第一调压变压器和第二调压变压器的电压分别为13％和26％的动调电容器组的无功功率。

与现有技术采用的补偿电容器分组投切方式相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)无需实时从电网上投切的无功补偿装置很好的解决了投切电容冲击电流大，消残延时，影响补偿响应速度，达不到最佳补偿的目的；

(2)具有响应速度快，无需投切，无需消残延时，对电容器及电网系统无投切冲击；

(3)用有限的开关数量就可以实现补偿级数成倍的增加，使容量变化更为细密，变化率减小，更逼近需求曲线的要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例的无需直接投切电容器的多级无功补偿装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

参见图1，所示为本实用新型实施例的无需直接投切电容的多级无功补偿装置的结构示意图，包括组合在一套铁芯上的两个独立的第一调压变压器TB1和第二调压变压器TB2，固定容量电容器组Cg和动调电容器组Cd，固定容量电容器组Cg通过串联的固定组补偿电容开关组ZK0和电抗器Ld与三相输入电源端连接，第一调压变压器TB1和第二调压变压器TB2的初级绕组分别由第一控制开关组ZK1和第二控制开关组ZK2接通和断开三相输入电源，第一调压变压器TB1和第二调压变压器TB2的次级绕组按顺极性的方式串接起来，首尾头分别引到接线端子，每相有一个头作为单相电压的输入，尾作为输出接至动调电容器组相应相的输入端子，变压器的极性与电源极性相逆连接，所述电压检测单元输入端连接电源输入端电压，电压检测单元101的输出端连接控制器102的第一输入端，电流检测单元103连接用于感应电机电流动调电容组的互感器线圈，电流检测单元的输出端连接控制器102的第二输入端，电网cosφ检测单元输104出端连接控制器的第三输入端，控制器的第一输出端连接第一开关组的控制输入端，控制器的第二输出端连接第二开关组的控制输入端，控制器的第三输出端连接固定组补偿电容开关组的控制输入端。通过以上设置的无需直接投切电容器的多级无功补偿装置，当变压器的初级绕组与电网连接通时，次级绕组就有感应电动势存在，就在该相电中产生降压作用，当初级绕组从电网切下来后，次级绕组就无感应电动势，不再产生降压作用而等效为一个低阻抗的电抗器，三相的作用是一样的，只投一个变压器就产生一种规格的压降，改变不同变压器的投切就改变了降压大小，如果两个同时投切改变的大小就是两者之和。

在具体应用实例中，通常为了取得更宽的调节范围固定组和动调组的容量按近似黄金分割的比例分配，即固定容量电容器组和动调电容器组的容量比例为4∶6。这样通过检测电网输入电压值，电网侧cosφ值和动调电容器组的电流，再由控制器控制控制固定容量电容器组的一个开关ZK0和动调电容器组的两个开关ZK1和ZK2的通断就能有效的产生8组不同的容量组合进行实时的调整切换使系统的补偿结果更逼近实际需要量，补偿后的功率因数更高。

实施例1

在此实施例中，第一调压变压器和第二调压变压器的电压分别为6％和12％的动调电容器组的额定电压。根据ZK1和ZK2的接通和关断，动补组容量变化率为别为：ZK1接通，ZK2关断时，动补组容量为(1-6％)²＝0.88；ZK1关断，ZK2接通时，动补组容量为(1-12％)²＝0.77；ZK1和ZK2都接通时，动补组容量为(1-18％)²＝0.67，结合动补组容量以及固定容量电容器组和动调电容器组的容量比例为4∶6，则总补偿容量的档位分别为：ZK0，ZK1和ZK2全部断开，总补偿容量的当位值为1；ZK0接通，ZK1接通，ZK2关断时，总补偿容量的当位值为0.4+0.6*0.88＝0.93；ZK0接通，ZK1关断，ZK2接通时，总补偿容量的当位值为0.4+0.6*0.77＝0.86；ZK0，ZK1和ZK2都接通时，0.4+0.6*0.67＝0.8；ZK0断开，ZK1接通，ZK2关断时，总补偿容量的当位值为0.6*0.88＝0.53；ZK0断开，ZK1关断，ZK2接通时，总补偿容量的当位值为0.6*0.77＝0.46；ZK0断开，ZK1关断，ZK2接通时0.6*0.67＝0.4；ZK1接通，ZK1关断，ZK2关断时，总补偿容量的当位值为0.4。

实施例2

在此实施例中，第一调压变压器和第二调压变压器的电压分别为9％和18％的动调电容器组的额定电压，按照实施例1中对ZK0，ZK1和ZK2的控制，参见表1，总补偿容量档位值分别为1.0；0.9；0.8；0.72；0.5；0.4；032。

实施例3

第一调压变压器和第二调压变压器的电压分别为11％和22％的动调电容器组的额定电压，参照实施例1中对ZK0，ZK1和ZK2的控制，参见表1，总补偿容量档位值分别为1.0；0.87；0.76；0.67；0.47；0.4；0.36；0.27。

实施例4

第一调压变压器和第二调压变压器的电压分别为13％和26％的动调电容器组的额定电压，参照实施例1中对ZK0，ZK1和ZK2的控制，参见表1，总补偿容量档位值分别为1.0；0.87；0.76；0.67；0.47；0.4；0.36；0.27。

表1不同容量的容量补偿值变化表

对于固定的工矿企业的补偿对象而言，可以根据具体的计算结果结合上表，灵活的选用不同调压变化率的组合来决定调整变化范围和变化级数，级差及精度。

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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种无需直接投切电容的多级无功补偿装置，其特征在于，包括组合在一套铁芯上的两个独立的第一调压变压器和第二调压变压器，固定容量电容器组和动调电容器组，固定容量电容器组通过串联的固定组补偿电容开关组和电抗器与三相输入电源端连接，第一调压变压器和第二调压变压器的初级绕组分别由第一控制开关组和第二控制开关组接通和断开三相输入电源，第一调压变压器和第二调压变压器的次级绕组按顺极性的方式串接起来，首尾头分别引到接线端子，每相有一个头作为单相电压的输入，尾作为输出接至动调电容器组相应相的输入端子，变压器的极性与电源极性相逆连接，所述电压检测单元输入端连接电源输入端电压，电压检测单元的输出端连接控制器的第一输入端，电流检测单元连接用于感应动调电容组的互感器线圈，电流检测单元的输出端连接控制器的第二输入端，电网检测单元输出端连接控制器的第三输入端，控制器的第一输出端连接第一开关组的控制输入端，控制器的第二输出端连接第二开关组的控制输入端，控制器的第三输出端连接固定组补偿电容开关组的控制输入端。

2.根据权利要求1所述的无需直接投切电容的多级无功补偿装置，其特征在于，所述固定容量电容器组和动调电容器组的容量比例为4∶6。

3.根据权利要求1或2所述的无需直接投切电容的多级无功补偿装置，其特征在于，第一调压变压器和第二调压变压器的电压分别为6％和12％的动调电容器组的额定电压值。

4.根据权利要求1或2所述的无需直接投切电容的多级无功补偿装置，其特征在于，第一调压变压器和第二调压变压器的电压分别为9％和18％的动调电容器组的额定电压值。

5.根据权利要求1或2所述的无需直接投切电容的多级无功补偿装置，其特征在于，第一调压变压器和第二调压变压器的电压分别为11％和22％的动调电容器组的额定电压值。

6.根据权利要求1或2所述的无需直接投切电容的多级无功补偿装置，其特征在于，第一调压变压器和第二调压变压器的电压分别为13％和26％的动调电容器组的额定电压值。