CN205960650U - 一种无功补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种无功补偿装置，包括电源引出线组、电压指示电路、电流采集电路、若干组LC能量转换系统、电源回输线组和控制器；电压指示电路的两端与两根电源引出线电连接；电流采集电路与一根电源引出线连接；若干组LC能量转换系统对应并联连接在电源引出线组上，且每组LC能量转换系统包括LC能量转换电路、电抗和可控硅控制电路；电压指示电路、电流采集电路和可控硅控制电路与控制器信号连接。本实用新型所述的无功补偿装置，通过对输送线路电流信号的采样、控制器对无功当量的计算以及LC系统对无功功率的转换，实现了对谐波的快速治理和对LC系统的快速投切，净化了电网，延长了用电器的使用寿命。

Description

一种无功补偿装置
技术领域
本实用新型属于无功补偿技术领域，尤其是涉及一种无功补偿装置。
背景技术
轧机采用可控硅直流调速装置，三五七次谐波成分较大，对电网有很大影响，导致变压器及母排发热严重，为了减少设备启动运行中电流冲击过大和无功损耗的问题，我厂进行了改造，将电流进行采样输送到控制器计算无功当量，然后输送到无触点功率单元系统，通过LC系统使无功损坏减少到最小，治理了谐波。
发明内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种无功补偿装置，以实现LC系统的快速投切，完成电网的净化，延长用电器使用寿命。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种无功补偿装置，包括电源引出线组、电压指示电路、电流采集电路、若干组LC能量转换系统、电源回输线组和控制器；
所述电源引出线组包括电源引出线，所述电源引出线与市电输电线路的火线条数相同，该电源引出线与所述市电输电线路的火线一一对应连接；
所述电压指示电路的两端与两根所述电源引出线电连接；
所述电流采集电路与一根所述电源引出线连接；
所述若干组LC能量转换系统对应并联连接在所述电源引出线组上，且每组LC能量转换系统包括LC能量转换电路、电抗和可控硅控制电路，所述 LC能量转换电路和可控硅控制电路与所述电源引出线组中的电源引出线条数相同，所述LC能量转换电路通过对应所述可控硅控制电路与对应所述电源引出线电连接，所述电抗与所述LC能量转换电路与可控硅控制电路之间的线路感应连接；
所述电源引出线组的输出末端与所述电源回输线组对应电连接，所述电源回输线包括电源回输线，该电源回输线的条数与电源引出线组中电源引出线的条数相同，且所述电源回输线与市电输电线路的火线对应连接；
所述电压指示电路、电流采集电路和可控硅控制电路与所述控制器信号连接。
进一步的，所述市电输电线路为四相电，所述电源引出线组中包括三条电源引出线。
进一步的，所述电压指示电路包括一电压表，所述电压表的两测量端与两根所述电源引出线电连接。
进一步的，所述电压表的两测量端上分别串联有一保险电阻。
进一步的，所述电流采集电路包括电流计和电感线圈，所述电流计和电感线圈串联，所述电感线圈套设在一根所述电源引出线上，该电流计和电感线圈的外端均接地。
进一步的，所述电源引出线组上还设有一第一断路器，所述第一断路器位于所述电压指示电路和电流采集电路之间，且所述电压指示电路较为靠近所述市电输电线路与电源引出线组的接口,所述第一断路器与所述控制器信号连接。
进一步的，所述第一断路器上设有分闸保护装置。
进一步的，所述电源引出线组上还设有一避雷器，所述避雷器位于所述 第一断路器和电流采集电路之间。
进一步的，所述电源回输线组上还设有一第二断路器，所述第二断路器与所述控制器信号连接。
进一步的，所述电源回输线组上还设有电源输出端口，所述电源输出端口位于所述第二断路器与电源引出线组输出末端之间。
进一步的，所述电源回输线组上还设有开关模块，所述开关模块位于所述第二断路器与电源引出线组输出末端之间。
进一步的，所述可控硅控制电路包括两二极管和一可控硅芯片，所述两个二极管并联，且该两个二极管的方向相反，设该两个并联二极管的一端为可控硅控制电路的输入端，另一端为可控硅控制电路的输出端，则该可控硅控制电路的输入端与所述电源引出线电连接，输出端与所述LC能量转换电路连接，且所述可控硅芯片设置在输入端与可控硅控制电路的输入端方向相同的二极管的输出端上，所述可控硅芯片与所述控制器信号连接。
进一步的，所述LC能量转换电路包括电感、第一电容、电阻和第二电容，所述电感、第一电容和电阻星角连接，且电感和第一电容之间设有第一连接节点，电感与电阻之间设有第二连接节点，所述第一连接节点为该LC能量转换电路的输入端，与所述可控硅控制电路的输出端电连接，所述第二连接节点与所述第二电容的一端电连接，所述第二电容的另一端为该LC能量转换电路的输出端，与同组相邻可控硅控制电路的输入端电连接。
进一步的，所述LC能量转换系统包括第一LC能量转换电路、第二LC能量转换电路、第三LC能量转换电路、第一可控硅控制电路、第二可控硅控制电路、第三可控硅控制电路和电抗，第一LC能量转换电路、第二LC能量转换电路和第三LC能量转换电路的输入端与第一可控硅控制电路、第二可控硅控制电路和第三可控硅控制电路的输出端对应连接，所述第一LC能 量转换电路的输出端与所述第二可控硅控制电路的输入端连接，所述第二LC能量转换电路的输出端与所述第三可控硅控制电路的输入端连接，所述第三LC能量转换电路的输出端与所述第一可控硅控制电路的输入端连接，所述电抗与所述LC能量转换电路与可控硅控制电路之间的线路感应连接。
相对于现有技术，本实用新型所述的无功补偿装置具有以下优势：
(1)本实用新型所述的无功补偿装置，通过对输送线路电流信号的采样、控制器对无功当量的计算以及LC系统对无功功率的转换，实现了对谐波的快速治理和对LC系统的快速投切，净化了电网，延长了用电器的使用寿命。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述的无功补偿装置电路示意图；
图2为图1局部放大图；
图3为本实用新型实施例所述的无功补偿装置的控制器管脚图；
图4为本实用新型实施例所述的无功补偿装置原理框图。
附图标记说明：
1-电源引出线组；2-电压指示电路；3-电流采集电路；4-LC能量转换系统；41-LC能量转换电路；42-电抗；43-可控硅控制电路；5-电源回输线组；6-控制器；7-市电输电线路。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1至4所示，本实用新型包括电源引出线组1、电压指示电路2、电流采集电路3、若干组LC能量转换系统4、电源回输线组5和控制器6。
电源引出线组1包括电源引出线，电源引出线与市电输电线路7的火线条数相同，该电源引出线与市电输电线路的火线一一对应连接。
电压指示电路2的两端与两根电源引出线电连接，用以测量两电源引出 线之间的电压值，并将测量结果输入控制器6，以便于控制器6对无功当量的计算。
电流采集电路3与一根电源引出线连接，用以测量电源引出线中的电流大小，并将测量结果输入控制器6，以便于控制器6对无功当量的计算。
若干组LC能量转换系统4对应并联连接在电源引出线组1上，且每组LC能量转换系统4包括LC能量转换电路41、电抗42和可控硅控制电路43，LC能量转换电路41和可控硅控制电路43与电源引出线组1中的电源引出线条数相同，LC能量转换电路41通过对应可控硅控制电路43与对应电源引出线电连接，电抗42和LC能量转换电路41与可控硅控制电路43之间的线路感应连接，当电源引出线中出现谐波时，控制器6根据电压指示电路2和电流采集电路3测量的电压信号和电流信号，计算负载实时无功功率，并向可控硅芯片发送连通指令，控制对应可控硅芯片处于连通状态，实现电源引出线通过可控硅控制电路43向LC能量转换电路41的快速投切，实现对市电输电线路7中无功功率的抑制。
电源引出线组1的输出末端与电源回输线组5对应电连接，电源回输线组5包括电源回输线，该电源回输线的条数与电源引出线组1中电源引出线的条数相同，且电源回输线与市电输电线路7的火线对应连接，实现将抑制无功功率后的电源电信号向市电输电线路7的输送。
电压指示电路2、电流采集电路3和可控硅控制电路43与控制器6信号连接，控制器6采用瞬时无功控制理论及电网电压算法，在4ms内完成信号数据采集、计算投切指令控制LC能量转换系统4工作与否，在此过程中，系统的相应时间小于等于30ms，针对轧机负载变化快的需求，实现准确快速补偿，降低无功损耗，减少变压器损耗及母排发热情况。
市电输电线路7为四相电，电源引出线组1中包括三条电源引出线。
电压指示电路2包括一电压表V，电压表V的两测量端与两根电源引出线电连接。
电压表V的两测量端上分别串联有一保险电阻，即FU1和FU2。
电流采集电路3包括电流计A和电感线圈TAa2，电流计A和电感线圈TAa2串联，电感线圈TAa2套设在一根电源引出线上，该电流计A和电感线圈TAa2的外端均接地，电感线圈TAa2在电源引出线通过电流时出现感应电流，电流计A测量感应电流，并将测量结果输入控制器6。
电源引出线组1上还设有一第一断路器QF1，第一断路器QF1位于电压指示电路2和电流采集电路3之间，且电压指示电路2较为靠近市电输电线路7与电源引出线组1的接口,第一断路器QF1与控制器6信号连接，用以实现电源引出线组1的可控通断。
第一断路器QF1上设有分闸保护装置，用以保护线路安全。
电源引出线组1上还设有一避雷器-KY，避雷器-KY位于第一断路器QF1和电流采集电路3之间，用以保护线路安全。
电源回输线组5上还设有一第二断路器QF2，第二断路器QF2与控制器6信号连接，用以实现电源回输线组5的可控通断。
电源回输线组5上还设有电源输出端口，电源输出端口位于第二断路器QF2与电源引出线组1输出末端之间，实现对柜体上散热风扇等设备的供电。
电源回输线组5上还设有开关模块KM1，开关模块KM1位于第二断路器QF2与电源引出线组1输出末端之间，实现对电源回输线组5的手动可控通断。
可控硅控制电路43包括两二极管和一可控硅芯片，两个二极管并联，且该两个二极管的方向相反，设该两个并联二极管的一端为可控硅控制电路 43的输入端，另一端为可控硅控制电路43的输出端，则该可控硅控制电路43的输入端与电源引出线电连接，输出端与LC能量转换电路41连接，且可控硅芯片设置在输入端与可控硅控制电路43的输入端方向相同的二极管的输出端上，可控硅芯片与控制器6信号连接，实现对LC能量转换电路41的通断的控制。
LC能量转换电路41包括电感L、第一电容C、电阻R和第二电容CO，电感L、第一电容C和电阻R星角连接，且电感L和第一电容C之间设有第一连接节点，电感L与电阻R之间设有第二连接节点，第一连接节点为该LC能量转换电路41的输入端，与可控硅控制电路43的输出端电连接，第二连接节点与第二电容CO的一端电连接，第一电容C和电阻R组成RC吸收回路，起过压保护作用，电感L和第二电容CO抑制谐波，第二电容CO的另一端为该LC能量转换电路41的输出端，与同组相邻可控硅控制电路43的输入端电连接，实现对线路中谐波的抑制。
LC能量转换系统4包括第一LC能量转换电路、第二LC能量转换电路、第三LC能量转换电路、第一可控硅控制电路、第二可控硅控制电路、第三可控硅控制电路和电抗，第一LC能量转换电路、第二LC能量转换电路和第三LC能量转换电路的输入端与第一可控硅控制电路、第二可控硅控制电路和第三可控硅控制电路的输出端对应连接，第一LC能量转换电路的输出端与第二可控硅控制电路的输入端连接，第二LC能量转换电路的输出端与第三可控硅控制电路的输入端连接，第三LC能量转换电路的输出端与第一可控硅控制电路的输入端连接，电抗与LC能量转换电路与可控硅控制电路之间的线路感应连接。
本实用新型的工作过程为：电源引出线组1将市电输电线路7中的电能引入，同时测量该电源引出线组1中两条电源引出线之间的电压以及一条电 源引出线之间的电流，将测量结果输入控制器6，控制器6实时计算负载无功功率和LC能量转换系统4接入数量，并向可控硅芯片发送连通指令，LC能量转换系统4对输入的电能信号中的谐波进行抑制，然后输出至电源回输线路5中，进而输送至市电输送线路7中，降低市电输送线路7中电能信号的谐波功率，降低无功损耗，减少变压器损耗及母排发热情况。
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)

1.一种无功补偿装置，其特征在于：包括电源引出线组(1)、电压指示电路(2)、电流采集电路(3)、若干组LC能量转换系统(4)、电源回输线组(5)和控制器(6)；
所述电源引出线组(1)包括电源引出线，所述电源引出线与市电输电线路(7)的火线条数相同，该电源引出线与所述市电输电线路的火线一一对应连接；
所述电压指示电路(2)的两端与两根所述电源引出线电连接；
所述电流采集电路(3)与一根所述电源引出线连接；
所述若干组LC能量转换系统(4)对应并联连接在所述电源引出线组(1)上，且每组LC能量转换系统(4)包括LC能量转换电路(41)、电抗(42)和可控硅控制电路(43)，所述LC能量转换电路(41)和可控硅控制电路(43)与所述电源引出线组(1)中的电源引出线条数相同，所述LC能量转换电路(41)通过对应所述可控硅控制电路(43)与对应所述电源引出线电连接，所述电抗(42)和所述LC能量转换电路(41)与可控硅控制电路(43)之间的线路感应连接；
所述电源引出线组(1)的输出末端与所述电源回输线组(5)对应电连接，所述电源回输线组(5)包括电源回输线，该电源回输线的条数与电源引出线组(1)中电源引出线的条数相同，且所述电源回输线与市电输电线路(7)的火线对应连接；
所述电压指示电路(2)、电流采集电路(3)和可控硅控制电路(43)与所述控制器(6)信号连接。
2.根据权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于：所述电压指示电路(2)包括一电压表(V)，所述电压表(V)的两测量端与两根所述电 源引出线电连接。
3.根据权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于：所述电流采集电路(3)包括电流计(A)和电感线圈(TAa2)，所述电流计(A)和电感线圈(TAa2)串联，所述电感线圈(TAa2)套设在一根所述电源引出线上，该电流计(A)和电感线圈(TAa2)的外端均接地。
4.根据权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于：所述电源引出线组(1)上还设有一第一断路器(QF1)，所述第一断路器(QF1)位于所述电压指示电路(2)和电流采集电路(3)之间，且所述电压指示电路(2)较为靠近所述市电输电线路(7)与电源引出线组(1)的接口,所述第一断路器(QF1)与所述控制器(6)信号连接。
5.根据权利要求4所述的无功补偿装置，其特征在于：所述电源引出线组(1)上还设有一避雷器(-KY)，所述避雷器(-KY)位于所述第一断路器(QF1)和电流采集电路(3)之间。
6.根据权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于：所述电源回输线组(5)上还设有一第二断路器(QF2)，所述第二断路器(QF2)与所述控制器(6)信号连接。
7.根据权利要求6所述的无功补偿装置，其特征在于：所述电源回输线组(5)上还设有电源输出端口，所述电源输出端口位于所述第二断路器(QF2)与电源引出线组(1)输出末端之间。
8.根据权利要求6所述的无功补偿装置，其特征在于：所述电源回输线组(5)上还设有开关模块(KM1)，所述开关模块(KM1)位于所述第二断路器(QF2)与电源引出线组(1)输出末端之间。
9.根据权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于：所述可控硅控 制电路(43)包括两二极管和一可控硅芯片，所述两个二极管并联，且该两个二极管的方向相反，设该两个并联二极管的一端为可控硅控制电路(43)的输入端，另一端为可控硅控制电路(43)的输出端，则该可控硅控制电路(43)的输入端与所述电源引出线电连接，输出端与所述LC能量转换电路(41)连接，且所述可控硅芯片设置在输入端与可控硅控制电路(43)的输入端方向相同的二极管的输出端上，所述可控硅芯片与所述控制器(6)信号连接。
10.根据权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于：所述LC能量转换电路(41)包括电感(L)、第一电容(C)、电阻(R)和第二电容(CO)，所述电感(L)、第一电容(C)和电阻(R)星角连接，且电感(L)和第一电容(C)之间设有第一连接节点，电感(L)与电阻(R)之间设有第二连接节点，所述第一连接节点为该LC能量转换电路(41)的输入端，与所述可控硅控制电路(43)的输出端电连接，所述第二连接节点与所述第二电容(CO)的一端电连接，所述第二电容(CO)的另一端为该LC能量转换电路(41)的输出端，与同组相邻可控硅控制电路(43)的输入端电连接。
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