CN2717086Y - 动态无功补偿装置及由该装置构成的电动机软起动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为动态无功补偿装置及由该装置构成的电动机软起动装置。属于无功补偿和电动机软起动技术领域。它主要是解决现有无功补偿装置只能对感性无功进行补偿且为固定补偿值的问题。它的主要特征是由单相或三相电抗变压器构成；该电抗变压器由一次绕组、二次绕组及导磁铁芯三部分组成；其中，二次绕组两端连接有开关和可调电容器。一次绕组中间还可以设有抽头，该抽头经开关与电动机定子相连；一次绕组输入端经开关与电动机定子相连，输出端联接有开关。具有动态无功补偿、体积小、无电力谐波污染、可靠性高的优点，主要用于35KV及以下电力系统的动态电容性或电感性无功功率补偿和大中型交流电动机无功功率就地补偿和软起动。

Description

动态无功补偿装置及由该装置构成的电动机软起动装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力系统无功补偿装置，或者交流电动机的无功补偿及软起动装置。该装置适用于35KV及以下电力系统的动态电容性或电感性无功功率补偿，以降低电力系统的无功功率消耗；或者适用于大中型交流电动机无功功率就地补偿和软起动，以实现交流电动机的节能运行和软起动控制。属于无功补偿和电动机软起动技术领域。

背景技术

电力系统及交流电动机的无功补偿常用的方法是采用固定电容器并联补偿，此类装置的缺点是只能对感性无功进行补偿且为固定补偿值。另一种无功补偿装置是采用晶闸管崭波型可调并联电抗器，该装置的缺点是需用大功率器件，可靠性低，且有高次谐波产生，对电力系统有较强的谐波污染。

大中型交流高压电动机软起动最常用方法是在电动机定子或转子中串接一定功率的可调电阻器或液体电阻，此类装置缺点是起动时消耗很大电能，起动时电阻升温也很高，因而电动机重复起动困难，也需用较大的冷却散热设施，因而产品体积庞大，日常维护量大；另一类电动机软起动方法是在电动机定子或转子串联可抽头调节的电抗器，虽可降低起动功耗，但此类电抗器的铁芯留有气隙，其电感量调节范围很有限，当电动机在不同负荷条件下起动时适应能力低，且运行噪声大。

发明内容

本实用新型的目的就是针对上述不足之处而提供一种适用于35KV及以下电力系统的动态电容性或电感性无功功率集中补偿的动态无功补偿装置。

本实用新型进一步的目的就是提供一种具有动态无功功率就地补偿功能的大中型交流电动机软起动装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种动态无功补偿装置，其特征是：由单相或三相电抗变压器构成；该电抗变压器由一次绕组、二次绕组及导磁铁芯三部分组成；其中，一次绕组与电力系统高压侧并联，二次绕组两端连接有开关和可调电容器。

本实用新型的技术解决方案还可以是：一种根据上述技术解决方案所构成的电动机软起动装置，其特征是：所述的电抗变压器的一次绕组中间设有抽头，该抽头经开关与电动机定子相连；一次绕组输入端经开关与电动机定子相连，输出端联接有开关。

本实用新型技术解决方案中所述的可调电容器可以由其电容量大小按1、2、4、8、16、32、64……倍率关系排列的电容组构成。

本实用新型技术解决方案中所述的电抗变压器的导磁体可以无气隙。

本实用新型由于采用由电抗变压器构成的动态无功补偿装置，在电力系统高压侧或三相交流电动机定子侧各相上联接。电抗变压器一次绕组并联在电力系统或三相交流电动机中，其二次绕组接有经开关控制的可调电容器，以构成电感量调节器。通过调整其二次侧电容器大小来控制其电感量，满足了交流电力系统或交流电动机的电容性、电感性无功功率的动态补偿要求。用于无功补偿时，电抗变压器一次绕组并联在电力系统高压侧，调整电容器容量就可改变电抗变压器电流大小以实现动态无功补偿，当电抗变压器二次电容负荷电流大于电抗变压器感性电流时，电抗变压器即呈电容性负荷，即可对电力系统提供电容性无功功率，反之提供电感性无功功率，从而实现对电力系统或电动机的电感性、电容性无功补偿。

本实用新型由于在动态无功补偿装置的电抗变压器的一次绕组中间设有抽头，该抽头经开关与电动机定子相连，一次绕组输入端经开关与电动机定子相连，输出端联接有开关，因而构成具有动态无功功率补偿功能的电动机软起动装置。当交流电动机起动时，电抗变压器一次绕组串联在电动机的定子回路中，可根据电动机负荷形式及大小，来确定电抗变压器电感性(或电容性)分压量，通过调节电抗变压器并联电容量来调节其分压量，以实现电动机降压起动。起动完毕，该装置便转换成电动机动态无功补偿状态。

本实用新型中由于电抗变压器二次绕组所连接可调电容器组为多极并联，其容量大小按1、2、4、8、16、32、64……倍率关系排列，因而可构成各种电容量组合。

本实用新型中电抗变压器铁芯由于不含有气隙，因此可以降低其运行噪声及自身功耗。

本实用新型由于电抗器变压器电感量可调范围宽，电动机起动负荷的适配性好，同时电抗器变压器运行功耗低，既节能也降低了设备温升，因此起动装置可多次重复起动。该装置还具有体积小、运行噪声低、无电力谐波污染的优点，同时该装置无运动机械装置及大功率电子器件，也无化学液体残存或气体排放因而具有良好的电气安防性能及可靠性。本实用新型主要用于35KV及以下电力系统的动态电容性或电感性无功功率补偿和大中型交流电动机无功功率就地补偿和软起动。

附图说明

图1为本实用新型用于电动机动态无功补偿及软起动的电路图。

具体实施方式

如图1所示。虚线框部分为三相电抗变压器SDK。0.38～35KV交流电源经开关KM₁进入到电抗变压器SDK及开关KM₂。电抗变压器SDK一次绕组X₁、X₂中间设有抽头，该抽头分别经开关KM₃与电动机D定子相连。一次绕组X₁头段分别与开关KM₁和开关KM₂相连，X₂段尾端分别与开关KM₄相连。电抗变压器SDK二次绕组X₃两端分别并联有经开关K_A、K_B、K_C控制的可调电容器组C_A、C_B、C_C。

当电动机D起动时，开关KM₁、KM₃闭合，开关KM₂、KM₄处于分断状态，电抗变压器SDK的起动绕组X₁则被串入到电动机D定子回路中，绕组X₂则处于断开状态。当开关K_A、K_B、K_C闭合时，二次绕组X₃接入并联可调电容器组C_A、C_B、C_C，当调整电容器组C_A、C_B、C_C的大小时，即可调整电抗变压器SDK的起动绕组X₁电感量，以调节电动机D电压，从而实现了降压软起动。电动机D起动结束后，开关KM₂闭合，开关KM₃及开关K_A、K_B、K_C就处于断开状态，电抗变压器SDK则退出运行，此时，电动机处于全压运行状态。

当电动机D运行时，供电系统功率因数低于预定值时，开关KM₄自动闭合，电抗变压器SDK的一次绕组X₁及X₂经开关KM₄构成并联无功补偿回路。当开关K_A、K_B、K_C闭合时，二次绕组X3再次接入并联电容器组C_A、C_B、C_C，当调整电容器组C_A、C_B、C_C容量大小时，可使电抗变压器SDK呈电容性，因此可向电动机D的供电系统提供一定容性补偿，直至供电系统功率因数达到设定值要求。当供电系统功率因数高于预定值时，开关KM₁自动断开，电动机又处于全压运行状态，从而实现对电动机D的动态无功补偿。

去掉一次绕组的中间抽头及开关KM₂、KM₃、KM₄即为本实用新型的动态无功补偿装置，可对电力系统或三相交流电动机进行动态无功功率补偿，工作过程如上所述。

Claims (4)

1、一种动态无功补偿装置，其特征是：由单相或三相电抗变压器(SDK)构成；该电抗变压器(SDK)由一次绕组、二次绕组及导磁铁芯三部分组成；其中，一次绕组(X₁、X₂)与电力系统高压侧并联，二次绕组(X₃)两端连接有开关(K_A、K_B、K_C)和可调电容器(C_A、C_B、C_C)。

2、根据权利要求1所述的一种动态无功补偿装置，其特征是：所述的可调电容器(C_A、C_B、C_C)由其电容量大小按1、2、4、8、16、32、64……倍率关系排列的电容组构成。

3、根据权利要求1所述的动态无功补偿装置，其特征是：所述的电抗变压器(SDK)的导磁体无气隙。

4、一种根据权利要求1所构成的电动机软起动装置，其特征是：所述的电抗变压器(SDK)的一次绕组(X₁、X₂)中间设有抽头，该抽头经开关(KM₃)与电动机(D)定子相连；一次绕组(X₁、X₂)输入端经开关(KM₂)与电动机(D)定子相连，输出端联接有开关(KM₄)。