CN2812373Y - 矿用无功功率自动补偿装置 - Google Patents
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Abstract
矿用无功功率自动补偿装置，它涉及一种煤矿井下供电系统的无功功率补偿装置。它由电流互感器2、电压互感器3、无功功率补偿控制器4、PLC控制器5、驱动电路6、电容器组7、切换电路、电抗器9和辅助真空接触器组成，2和3的输出端连接在4的输入端上，4的输出端连接5的输入端，5的输出端连接6的输入端，切换电路的受控端分别连接在6的一个输出端上以获得控制信号，每个切换电路的输入端分别连接一个7以接受无功补偿，每个切换电路的一个输出端连接9的输入端，9的输出端连接辅助真空接触器的一端，辅助真空接触器的受控端连接在6的输出端上。7投入的瞬间串接9而正常运行时切换掉9，抑制了投入电容器组瞬间产生的浪涌电流。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种煤矿井下供电系统的无功功率补偿装置。
背景技术：
目前，在煤矿井下1140V、660V的供电系统中，供电线路距离远，变压器损耗大，用电负荷变化频繁，功率因数低。专利号是ZL03260371.1的专利公开一种《隔爆型智能功率因数自动补偿装置》，它是将若干组电力电容器装在一个隔爆壳体内，用于对煤矿井下供电系统进行集中式无功功率自动补偿。但是当把电力电容器组投入运行的一瞬间，会产生很大的浪涌电流，严重影响供电系统的安全和井下用电设备的正常使用。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种矿用无功功率自动补偿装置，以克服已有技术在进行无功功率补偿时投入电容器组的瞬间会产生浪涌电流的缺陷。本实用新型的技术方案是：它由电流互感器2、电压互感器3、无功功率补偿控制器4、PLC控制器5、驱动电路6、相同的N个电容器组7、一号切换电路8-1至N号切换电路8-N、电抗器9和辅助真空接触器FJ-1组成，电流互感器2和电压互感器3的输出端分别连接在无功功率补偿控制器4的两个输入端上，无功功率补偿控制器4的输出端连接PLC控制器5的输入端，PLC控制器5的输出端连接驱动电路6的输入端，一号切换电路8-1至N号切换电路8-N中每个切换电路的受控端分别连接在驱动电路6的一个输出端上以获得控制信号，一号切换电路8-1至N号切换电路8-N中每个切换电路的输入端分别连接一个电容器组7以接受无功补偿，一号切换电路8-1至N号切换电路8-N中每个切换电路的一个输出端连接电抗器9的输入端，电抗器9的输出端连接辅助真空接触器FJ-1的一端，辅助真空接触器FJ-1的受控端连接在驱动电路6的输出端6-1上。
本实用新型的无功功率补偿装置工作时，一号切换电路8-1至N号切换电路8-N中每个切换电路的另一个输出端连接在煤矿井下供电线路1中，电抗器9的输出端也连接在煤矿井下供电线路1中，电流互感器2和电压互感器3的输入端连接在煤矿井下供电线路1上，无功功率补偿控制器4计算供电系统中的功率因数，如果功率因数低于设定的数值，无功功率补偿控制器4发出进行补偿的信号，PLC控制器5接到信号后，先通过相应的切换电路把某个电容器组7与电抗器串联后接入煤矿井下供电线路1，电容器组7接入的瞬间电抗器9制约了浪涌电流的产生，接着，在PLC控制器5的控制下，切换电路和辅助真空接触器FJ-1把电抗器9切换掉，电容器组7直接接入煤矿井下供电线路1，对供电系统进行无功功率补偿。当功率因数高于设定的数值后，无功功率补偿控制器4发出停止无功补偿的信号，在PLC控制器5的控制下，切换电路把电容器组7从煤矿井下供电线路1中切换掉。本实用新型的积极效果是：通过对煤矿井下的1140V/660V供电系统频繁变化的无功功率及时跟踪，自动投切电容器组对供电系统的无功功率进行集中补偿，使供电系统的功率因数达到0.95以上。在投切电容器组的过程中，投入无涌流，消除了浪涌电流对煤矿井下安全生产的隐患。本实用新型设计合理、工作可靠，具有较大推广价值。
附图说明：
图1是本实用新型实施方式一连接在煤矿井下供电线路中的结构示意图，图2是实施方式二中电流互感器2、电压互感器3、无功功率补偿控制器4、PLC控制器5和驱动电路6的电路图，图3是实施方式二中电容器组7、切换电路、辅助真空接触器FJ-1和电抗器9的电路结构示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。它由电流互感器2、电压互感器3、无功功率补偿控制器4、PLC控制器5、驱动电路6、相同的N个电容器组7、一号切换电路8-1至N号切换电路8-N、电抗器9和辅助真空接触器FJ-1组成，电流互感器2和电压互感器3的输出端分别连接在无功功率补偿控制器4的两个输入端上，无功功率补偿控制器4的输出端连接PLC控制器5的输入端，PLC控制器5的输出端连接驱动电路6的输入端，一号切换电路8-1至N号切换电路8-N中每个切换电路的受控端分别连接在驱动电路6的一个输出端上以获得控制信号，一号切换电路8-1至N号切换电路8-N中每个切换电路的输入端分别连接一个电容器组7以接受无功补偿，一号切换电路8-1至N号切换电路8-N中每个切换电路的一个输出端连接电抗器9的输入端，电抗器9的输出端连接辅助真空接触器FJ-1的一端，辅助真空接触器FJ-1的受控端连接在驱动电路6的输出端6-1上。无功功率补偿控制器4选用清华电子工程有限公司制造的JKW1A-12型无功功率补偿控制器。该无功功率补偿控制器采用PHLIPS内核技术，以无功功率为取样物理量，对欲补偿的井下供电系统的无功进行伪随机数值取样及智能算法控制。根据功率因数滞后或者超前，给出控制信号(高电平有效)。该无功功率补偿控制器可以智能排对及自动开除已经损坏的电容器组，对电容器组先投入，先切除。该无功功率补偿控制器有11种电参数显示：功率因数、电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、无功门限、电压门限、延时时间及电流互感比。
具体实施方式二：下面结合图2和图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：它还包括隔离开关GK，隔离开关GK的U相、V相和W相接线柱分别连接在煤矿井下供电线路的A相、B相和C相电路中，电流互感器2的原边串接在C相电路上，电流互感器2的二次侧分别连接在无功功率补偿控制器4的电流信号输入端in和out上，电压互感器3原边的两端分别连接在隔离开关GK的U相、V相的动端触头上，电压互感器3副边的两端分别连接在无功功率补偿控制器4的电压信号输入端Uin和Uout，无功功率补偿控制器4的接线端1#至接线端8#分别连接在PLC控制器5的接线端1#至接线端8#上，无功功率补偿控制4通过对电流互感器2和电压互感器3输出的电压和电流信号进行计算，当供电线路的功率因数低于无功功率补偿控制4中的设定值，则向PLC控制器5的接线端1#至接线端8#中的某一个输出高电平信号，否则输出低电平信号。驱动电路6由固态继电器JGX、变压器Ea、一号主接触器线圈CJ1至八号主接触器线圈CJ8、一号辅助接触器CJ-1至八号辅助接触器CJ-8、一号转换接触器线圈ZC1至八号转换接触器线圈ZC8、一号转换辅助接触器ZC-1至八号转换辅助接触器ZC-8、线圈FJ和辅助接触器FJ-2组成，变压器Ea原边的两端分别连接隔离开关GK的U相、V相的动端触头上，变压器Ea副边的一端连接PLC控制器5的接线端Ua和固态继电器JGX的一端，固态继电器JGX的两个控制极分别连接PLC控制器5的接线端COTR-和接线端COTR+，固态继电器JGX的另一端连接线圈FJ的一端，PLC控制器5的接线端1ZC至接线端8ZC分别连接一号转换接触器线圈ZC1至八号转换接触器线圈ZC8的一端，PLC控制器5的接线端1CJ至接线端8CJ分别连接一号主接触器线圈CJ1至八号主接触器线圈CJ8的一端，一号主接触器线圈CJ1的另一端连接一号转换辅助接触器ZC-1的静触头和一号辅助接触器CJ-1的静触头，二号主接触器线圈CJ2的另一端连二号转换辅助接触器ZC-2的静触头和二号辅助接触器CJ-2的静触头，三号主接触器线圈CJ3的另一端连接三号转换辅助接触器ZC-3的静触头和三号辅助接触器CJ-3的静触头，四号主接触器线圈CJ4的另一端连接四号转换辅助接触器ZC-4的静触头和四号辅助接触器CJ-4的静触头，五号主接触器线圈CJ5的另一端连接五号转换辅助接触器ZC-5的静触头和五号辅助接触器CJ-5的静触头，六号主接触器线圈CJ6的另一端连接六号转换辅助接触器ZC-6的静触头和六号辅助接触器CJ-6的静触头，七号主接触器线圈CJ7的另一端连接七号转换辅助接触器ZC-7的静触头和七号辅助接触器CJ-7的静触头，八号主接触器线圈CJ8的另一端连接八号转换辅助接触器ZC-8的静触头和八号辅助接触器CJ-8的静触头，一号转换辅助接触器ZC-1至八号转换辅助接触器ZC-8的动触头连接辅助接触器FJ-2的静触头，辅助接触器FJ-2的动触头连接一号辅助接触器CJ-1至八号辅助接触器CJ-8的动触头、一号转换接触器线圈ZC1至八号转换接触器线圈ZC8的另一端、线圈FJ的另一端和变压器Ea副边的另一端。
电容器组7选用八个，分别与一号切换电路8-1至八号切换电路8-8相连接，一号切换电路8-1由一号主接触器1-CJ和一号切换接触器1-ZC组成，二号切换电路8-2由二号主接触器2-CJ和二号切换接触器2-ZC组成，三号切换电路8-3由三号主接触器3-CJ和三号切换接触器3-ZC组成，四号切换电路8-4由四号主接触器4-CJ和四号切换接触器4-ZC组成，五号切换电路8-5由五号主接触器5-CJ和五号切换接触器5-ZC组成，六号切换电路8-6由六号主接触器6-CJ和六号切换接触器6-ZC组成，七号切换电路8-7由七号主接触器7-CJ和七号切换接触器7-ZC组成，八号切换电路8-8由八号主接触器8-CJ和八号切换接触器8-ZC组成，一号主接触器1-CJ至八号主接触器8-CJ、一号切换接触器1ZC至八号切换接触器8ZC和辅助真空接触器FJ-1都是三相真空接触器，充分利用真空接触器的开断无弧光及接通后的低功耗特性，防止引燃煤矿井下的易燃、易爆气体。辅助真空接触器FJ-1和一号主接触器1-CJ至八号主接触器8-CJ的三相静触头分别连接在隔离开关GK的U相、V相和W相的动端触头上，辅助真空接触器FJ-1的三相动触头分别连接电抗器9的第一线圈L1、第二线圈L2和第三线圈L3的一端，电抗器9的第一线圈L1、第二线圈L2和第三线圈L3的另一端分别连接在一号切换接触器1-ZC至八号切换接触器8-ZC的三相静触头上，一号切换接触器1-ZC的三相动触头分别连接一号主接触器1-CJ的三相动触头和一个电容器组7的三个接线端，二号切换接触器2-ZC的三相动触头分别连接二号主接触器2-CJ的三相动触头和一个电容器组7的三个接线端，三号切换接触器3-ZC的三相动触头分别连接三号主接触器3-CJ的三相动触头和一个电容器组7的三个接线端，四号切换接触器4-ZC的三相动触头分别连接四号主接触器1-CJ的三相动触头和一个电容器组7的三个接线端，五号切换接触器5-ZC的三相动触头分别连接五号主接触器5-CJ的三相动触头和一个电容器组7的三个接线端，六号切换接触器6-ZC的三相动触头分别连接六号主接触器6-CJ的三相动触头和一个电容器组7的三个接线端，七号切换接触器7-ZC的三相动触头分别连接七号主接触器7-CJ的三相动触头和一个电容器组7的三个接线端，八号切换接触器8-ZC的三相动触头分别连接八号主接触器8-CJ的三相动触头和一个电容器组7的三个接线端。每个电容器组7都由三个相同的电容三角形连接组成。
当PLC控制器5的某一路输入信号为高电平时，如接线端1#输入信号为高电平时，PLC控制器5的接线端COTR一和接线端COTR+输出控制信号，允许固态继电器JGX导通，线圈FJ得电，线圈FJ所控制的辅助接触器FJ-2和辅助真空接触器FJ-1闭合导通，PLC控制器5在内部电路中把接线端U a与接线端1ZC接通，使一号转换接触器线圈ZC1得电，一号转换接触器线圈ZC1所控制的一号转换辅助接触器ZC-1和一号切换接触器1-ZC闭合导通，一个电容器组7在电抗器9抑制涌流的条件下接入供电线路，进行无功功率补偿。经过一段时间，比如100毫秒后，PLC控制器5在内部电路中把接线端U a与接线端1CJ接通，一号主接触器线圈CJ1得电，使一号主接触器线圈CJ1所控制的一号主接触器1-CJ和一号辅助接触器CJ-1闭合导通，再经过一段时间，比如100毫秒后，PLC控制器5发出信号，使固态继电器JGX断开，从而使辅助接触器FJ-2和辅助真空接触器FJ-1断开，一号转换接触器线圈ZC1失电使一号转换辅助接触器ZC-1和一号切换接触器1-ZC断开，该路电容器组完成投入过程，正常运行，电抗器9退出。当PLC控制器5的该路输入信号为低电平时，该路电容器组7退出运行，完成该回路电容器组的一个循环投切，以此类推，其它各路驱动电路的分电路和相应的切换电路的工作方式与此相同。本实施方式选用了八个电容器组，实际制造本实用新型的装置时既可以少于八个，也可以多于八个，单纯数量上的改变也落入本实用新型的保护范围内。本实用新型投入电容器组时串联电抗器，正常运行时切换掉电抗器，避免了电抗器在电容器组正常运行过程中所产生的高温。无功功率补偿控制器4通过循环方式控制每个电容器组的投入或切除，对供电系统的无功功率进行集中补偿。一号主接触器线圈CJ1得电则一号辅助接触器CJ-1和一号主接触器1-CJ闭合导通，其它主接触器线圈与辅助接触器和主接触器的控制方式与此相同。一号转换接触器线圈ZC1得电则一号转换辅助接触器ZC-1和一号切换接触器1-ZC闭合导通，其它转换接触器线圈与转换辅助接触器和切换接触器的控制方式与此相同。线圈FJ得电则辅助接触器FJ-2和辅助真空接触器FJ-1闭合导通。
Claims (2)
1、矿用无功功率自动补偿装置，其特征在于它由电流互感器(2)、电压互感器(3)、无功功率补偿控制器(4)、PLC控制器(5)、驱动电路(6)、相同的N个电容器组(7)、一号切换电路(8-1)至N号切换电路(8-N)、电抗器(9)和辅助真空接触器(FJ-1)组成，电流互感器(2)和电压互感器(3)的输出端分别连接在无功功率补偿控制器(4)的两个输入端上，无功功率补偿控制器(4)的输出端连接PLC控制器(5)的输入端，PLC控制器(5)的输出端连接驱动电路(6)的输入端，一号切换电路(8-1)至N号切换电路(8-N)中每个切换电路的受控端分别连接在驱动电路(6)的一个输出端上以获得控制信号，一号切换电路(8-1)至N号切换电路(8-N)中每个切换电路的输入端分别连接一个电容器组(7)以接受无功补偿，一号切换电路(8-1)至N号切换电路(8-N)中每个切换电路的一个输出端连接电抗器(9)的输入端，电抗器(9)的输出端连接辅助真空接触器(FJ-1)的一端，辅助真空接触器(FJ-1)的受控端连接在驱动电路(6)的输出端(6-1)上。
2、根据权利要求1所述的矿用无功功率自动补偿装置，其特征在于电容器组(7)选用八个，分别与一号切换电路(8-1)至八号切换电路(8-8)相连接，一号切换电路(8-1)由一号主接触器(1-CJ)和一号切换接触器(1-ZC)组成，二号切换电路(8-2)由二号主接触器(2-CJ)和二号切换接触器(2-ZC)组成，三号切换电路(8-3)由三号主接触器(3-CJ)和三号切换接触器(3-ZC)组成，四号切换电路(8-4)由四号主接触器(4-CJ)和四号切换接触器(4-ZC)组成，五号切换电路(8-5)由五号主接触器(5-CJ)和五号切换接触器(5-ZC)组成，六号切换电路(8-6)由六号主接触器(6-CJ)和六号切换接触器(6-ZC)组成，七号切换电路(8-7)由七号主接触器(7-CJ)和七号切换接触器(7-ZC)组成，八号切换电路(8-8)由八号主接触器(8-CJ)和八号切换接触器(8-ZC)组成，一号主接触器(1-CJ)至八号主接触器(8-CJ)、一号切换接触器(1ZC)至八号切换接触器(8ZC)和辅助真空接触器(FJ-1)都是三相真空接触器，辅助真空接触器(FJ-1)的三相动触头分别连接电抗器(9)的第一线圈(L1)、第二线圈(L2)和第三线圈(L3)的一端，电抗器(9)的第一线圈(L1)、第二线圈(L2)和第三线圈(L3)的另一端分别连接在一号切换接触器(1-ZC)至八号切换接触器(8-ZC)的三相静触头上，一号切换接触器(1-ZC)的三相动触头分别连接一号主接触器(1-CJ)的三相动触头和一个电容器组(7)的三个接线端，二号切换接触器(2-ZC)的三相动触头分别连接二号主接触器(2-CJ)的三相动触头和一个电容器组(7)的三个接线端，三号切换接触器(3-ZC)的三相动触头分别连接三号主接触器(3-CJ)的三相动触头和一个电容器组(7)的三个接线端，四号切换接触器(4-ZC)的三相动触头分别连接四号主接触器(1-CJ)的三相动触头和一个电容器组(7)的三个接线端，五号切换接触器(5-ZC)的三相动触头分别连接五号主接触器(5-CJ)的三相动触头和一个电容器组(7)的三个接线端，六号切换接触器(6-ZC)的三相动触头分别连接六号主接触器(6-CJ)的三相动触头和一个电容器组(7)的三个接线端，七号切换接触器(7-ZC)的三相动触头分别连接七号主接触器(7-CJ)的三相动触头和一个电容器组(7)的三个接线端，八号切换接触器(8-ZC)的三相动触头分别连接八号主接触器(8-CJ)的三相动触头和一个电容器组(7)的三个接线端。
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