CN206148955U - 应用于配电网电能治理的混合型动态滤波补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电能质量治理与电力节能设备制造领域，特别是涉及应用于配电网电能治理的混合型动态滤波补偿装置。所述装置结合静止无功发生器(SVG)和静止无功补偿装置(SVC)技术，采用静止无功发生器(SVG)内置的控制器对静止无功发生器(SVG)单元和静止无功补偿装置（SVC）单元进行协调控制。通过所述装置可以实现对动态变化的无功功率的精细无功补偿，精确调整系统三相电流，同时所述装置的性价比极高，进一步降低了成本。

Description

应用于配电网电能治理的混合型动态滤波补偿装置

技术领域

本实用新型属于电能质量治理与电力节能设备制造领域，特别是涉及应用于配电网电能治理的混合型动态滤波补偿装置。

背景技术

农村电网是国家电力供应服务体系的重要组成部分，是关系农村经济社会发展的重要基础设施，农网由于供电线路长，供电网络中即存在三相生产用电，也有单相生活用电。同时，随着电力电子技术的发展，各种变频调速装置及单相开关电源装置应用于农网中，导致农网电能质量恶化，严重影响居民的生活水平，目前主要存在以下问题：

1)无功电流在电网中的流动会导致线路损耗增大；

2)无功电流在线路上产生无功电压降，拉低变压器输出电压；

3）无功电流占用变压器容量，降低变压器使用效率；

4）谐波污染则会致使配电变压器的损耗和供电线路的附加损耗增大，同时影响继电保护装置和电能计量装置的正常使用；

5）三相电流不平衡增加中性线线路损耗，在中性线产生压降，从而导致中性点漂移，容易造成某一相过电压，影响用电设备的安全运行；

6）三相电流不平衡致使配电变压器实际出力减少，当配电变压器处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的那一相就有富余容量，从而使配电变压器的实际出力减少；

7）三相电流不平衡致使配电变压器铁芯中将产生零序磁通，零序磁通在变压器钢构件传导过程中要产生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高发热，高温可导致配电变压器的绕组绝缘老化加速，导致变压器寿命降低。

传统的农村电网配变台区均采用纯电容补偿解决上述问题，但因其自身特性，主要存在以下问题：

1、电容器的容量是固定的，因此对于动态变化的无功功率经常出现过补偿或者欠补偿情况；

2、通过电力系统暂态分析可知，电容器在投入瞬间处于短路状态，投入过程合闸涌流很大，同时投入和切除过程中均会产生操作过电压，对开关、变压器等设备影响很大；

3、因为是纯电容补偿装置，不具备谐波滤除的功能，同时因为电容器自身的特性还会放大谐波，容易与系统产生谐振；

4、虽然相间跨接电容器会转移部分有功电流，但同时会产生更多的无功电流，兼顾系统功率因数的情况下不能够彻底解决三相不平衡问题；

5、因为电容投切的控制开关最快只能达到20ms，在某些负荷变化较快的场合下不能做到快速跟踪，导致电压产生波动。

实用新型内容

针对背景技术中的问题，本实用新型提供应用于配电网电能治理的混合型动态滤波补偿装置，所述装置采用静止无功发生器(SVG)内置的控制器对静止无功发生器(SVG)单元和静止无功补偿装置（SVC）单元进行协调控制，从而实现精细无功补偿。

为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：

应用于配电网电能治理的混合型动态滤波补偿装置，所述装置主要包括：断路器（QF）、装置A相电流采样互感器（I-TAa）、装置B相电流采样互感器（I-TBb）、装置C相电流采样互感器（I-TCc）、第一避雷器（FV1）、第二避雷器（FV2）、第三避雷器（FV3）、静止无功发生器（SVG）单元 U1、第一静止无功补偿装置（SVC）单元（1）、第二静止无功补偿装置（SVC）单元（2）、第三静止无功补偿装置（SVC）单元（3）、IO板（IOBord）、直流12V电源（DY）、第一散热风机（ACFAN1）、第二散热风机（ACFAN2）、第三散热风机（ACFAN3）、第一控制保险（FU1）、第二控制保险（FU2）、第三控制保险（FU3）、第四控制保险（FU4）、第一中间继电器 （KA1）、第二中间继电器 （KA2）和第三中间继电器 （KA3）；

所述第一静止无功补偿装置（SVC）单元（1）、第二静止无功补偿装置（SVC）单元（2）和第三静止无功补偿装置（SVC）单元（3）并联在装置电流采样互感器与静止无功发生器（SVG）单元 U1 之间的电源线上；

所述静止无功发生器（SVG）单元 U1通过IO板（IOBord）与静止无功补偿装置（SVC）连接，IO板（IOBord）的输出控制静止无功补偿装置（SVC）单元的投切；

所述装置A相电流采样互感器（I-TAa）、装置B相电流采样互感器（I-TBb）和装置C相电流采样互感器（I-TCc）连接在避雷器和断路器 （QF）之间；所述第一避雷器（FV1）、第二避雷器（FV2）和第三避雷器（FV3）连接在装置电流采样互感器和静止无功发生器（SVG）单元U1之间，所述避雷器接地；

所述第一散热风机（ACFAN1）、第二散热风机（ACFAN2）和第三散热风机（ACFAN3）并联在直流单相输入侧的火线（L）和零线（N）之间。

进一步地，所述静止无功补偿装置（SVC）单元（1）包括依次串联的第一复合开关（K1）、第一电抗器（1L）和第一电容器（1C1）；

所述静止无功补偿装置（SVC）单元（2）包括依次串联的第二复合开关（K2）、第二电抗器（2L）和第二电容器（2C1）；

所述静止无功补偿装置（SVC）单元（3）包括依次串联的第三复合开关（K3）、第三电抗器（3L）和第三电容器（3C1）。

进一步地，所述第一散热风机（ACFAN1）由依次串联的第二控制保险（FU2）、第一中间继电器 （KA1）和风扇组成，所述风扇接地；

所述第二散热风机（ACFAN1）由依次串联的第三控制保险（FU2）、第二中间继电器（KA1）和风扇组成，所述风扇接地；

所述第三散热风机（ACFAN1）由依次串联的第四控制保险（FU2）、第三中间继电器（KA1）和风扇组成，所述风扇接地。

本实用新型的有益效果在于：

1、精细无功补偿，单相连续调节装置无功输出，补偿容性充电功率，保证系统三相功率因数实时为 1；

2、精确调整系统三相电流，电流不平衡度＜ 3%；

3、兼顾谐波滤除功能，可滤除 2-25 次谐波电流；

4、快速补偿，装置响应时间＜ 5ms；

5、性价比极高，配以很小的静止无功发生器（SVG） 容量和一定的静止无功补偿装置（SVC）容量达到最佳的治理效果，同时大大降低电能质量治理成本；

6、具备冗余工作模式，控制系统实时监控各单元工作状态，若任一单元出现故障，可自动将其屏蔽，保证装置持续可靠运行；

7、采用静止无功发生器（SVG）内置的控制器控制静止无功补偿装置（SVC）单元的投入和切除，不再使用单独的控制器对静止无功补偿装置（SVC）单元进行控制，进一步降低了成本。

附图说明

图1是为装置一次系统接线图；

图2是静止无功发生器（SVG）+静止无功补偿装置（SVC）无功补偿示意图；

图3是风机控制接线图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方案作详细的阐述。

如附图1所示，应用于配电网电能治理的混合型动态滤波补偿装置，主要包括：断路器 （QF）、装置A相电流采样互感器（I-TAa）、装置B相电流采样互感器（I-TBb）、装置C相电流采样互感器（I-TCc）、第一避雷器（FV1）、第二避雷器（FV2）、第三避雷器（FV3）、静止无功发生器（SVG）单元 U1、第一静止无功补偿装置（SVC）单元（1）、第二静止无功补偿装置（SVC）单元（2）、第三静止无功补偿装置（SVC）单元（3）、IO板（IOBord）、直流12V电源（DY）、第一散热风机（ACFAN1）、第二散热风机（ACFAN2）、第三散热风机（ACFAN3）、第一控制保险（FU1）、第二控制保险（FU2）、第三控制保险（FU3）、第四控制保险（FU4）、第一中间继电器 （KA1）、第二中间继电器 （KA2）和第三中间继电器 （KA3）。

以120kW装置为例，具体的配置如下表所示：

静止无功发生器（SVG）单元与IO板（IOBord）进行通信，IO板（IOBord）的输出控制静止无功补偿装置（SVC）单元的投切，内部的第一避雷器（FV1）、第二避雷器（FV2）和第三避雷器（FV3）作为避雷保护，第一电抗器（1L）、第二电抗器（2L）和第三电抗器（3L）的主要作用是保护电容器，避免谐波放大，降低投切涌流，直流12V电源（DY）的主要作用是给复合开关供电，第一散热风机（ACFAN1）、第二散热风机（ACFAN2）和第三散热风机（ACFAN3）的主要作用是给装置内部散热，为了降低装置噪声，增加了中间继电器（KA），只有无源投入的时候风机才启动，控制保险第一控制保险（FU1）、第二控制保险（FU2）、第三控制保险（FU3）和第四控制保险（FU4）主要起到保护作用，避免因电流过大损坏内部元件。

如附图2所示，该装置结合了静止无功发生器(SVG)和静止无功补偿装置(SVC)技术，采用静止无功发生器(SVG)内置的控制器对静止无功发生器(SVG)单元和静止无功补偿装置（SVC）单元进行协调控制，既控制静止无功发生器(SVG) 单元的补偿电流输出，又控制静止无功补偿装置（SVC）单元的自动投切。在调节设备无功输出时，采用静止无功补偿装置（SVC）单元粗调和静止无功发生器(SVG)单元微调的方式，可实现系统三相功率因数实时为1，同时，作为一种有源型补偿产品，该装置还具有平衡三相电流、谐波滤除及电压支撑的功能。

如附图3所示，所述第一散热风机（ACFAN1）、第二散热风机（ACFAN2）和第三散热风机（ACFAN3）并联在直流单相输入侧的火线（L）和零线（N）之间；所述第一散热风机（ACFAN1）由依次串联的第二控制保险（FU2）、第一中间继电器 （KA1）和风扇组成，所述风扇接地；所述第二散热风机（ACFAN1）由依次串联的第三控制保险（FU2）、第二中间继电器 （KA1）和风扇组成，所述风扇接地；所述第三散热风机（ACFAN1）由依次串联的第四控制保险（FU2）、第三中间继电器 （KA1）和风扇组成，所述风扇接地。

Claims (3)

1.应用于配电网电能治理的混合型动态滤波补偿装置，所述装置主要包括：断路器（QF）、装置A相电流采样互感器（I-TAa）、装置B相电流采样互感器（I-TBb）、装置C相电流采样互感器（I-TCc）、第一避雷器（FV1）、第二避雷器（FV2）、第三避雷器（FV3）、静止无功发生器（SVG）单元 U1、第一静止无功补偿装置（SVC）单元（1）、第二静止无功补偿装置（SVC）单元（2）、第三静止无功补偿装置（SVC）单元（3）、IO板（IOBord）、直流12V电源（DY）、第一散热风机（ACFAN1）、第二散热风机（ACFAN2）、第三散热风机（ACFAN3）、第一控制保险（FU1）、第二控制保险（FU2）、第三控制保险（FU3）、第四控制保险（FU4）、第一中间继电器 （KA1）、第二中间继电器 （KA2）和第三中间继电器 （KA3），其特征在于，所述第一静止无功补偿装置（SVC）单元（1）、第二静止无功补偿装置（SVC）单元（2）和第三静止无功补偿装置（SVC）单元（3）并联在装置电流采样互感器与静止无功发生器（SVG）单元 U1 之间的电源线上；

所述静止无功发生器（SVG）单元 U1通过IO板（IOBord）与静止无功补偿装置（SVC）连接，IO板（IOBord）的输出控制静止无功补偿装置（SVC）单元的投切；

所述装置A相电流采样互感器（I-TAa）、装置B相电流采样互感器（I-TBb）和装置C相电流采样互感器（I-TCc）连接在避雷器和断路器 （QF）之间；所述第一避雷器（FV1）、第二避雷器（FV2）和第三避雷器（FV3）连接在装置电流采样互感器和静止无功发生器（SVG）单元 U1之间，所述避雷器接地；

所述第一散热风机（ACFAN1）、第二散热风机（ACFAN2）和第三散热风机（ACFAN3）并联在直流单相输入侧的火线（L）和零线（N）之间。

2.根据权利要求1所述的应用于配电网电能治理的混合型动态滤波补偿装置，其特征在于：所述静止无功补偿装置（SVC）单元（1）包括依次串联的第一复合开关（K1）、第一电抗器（1L）和第一电容器（1C1）；

所述静止无功补偿装置（SVC）单元（2）包括依次串联的第二复合开关（K2）、第二电抗器（2L）和第二电容器（2C1）；

所述静止无功补偿装置（SVC）单元（3）包括依次串联的第三复合开关（K3）、第三电抗器（3L）和第三电容器（3C1）。

3.根据权利要求1所述的应用于配电网电能治理的混合型动态滤波补偿装置，其特征在于：所述第一散热风机（ACFAN1）由依次串联的第二控制保险（FU2）、第一中间继电器（KA1）和风扇组成，所述风扇接地；

所述第二散热风机（ACFAN1）由依次串联的第三控制保险（FU2）、第二中间继电器（KA1）和风扇组成，所述风扇接地；

所述第三散热风机（ACFAN1）由依次串联的第四控制保险（FU2）、第三中间继电器（KA1）和风扇组成，所述风扇接地。