SE456961B

SE456961B - Phase compensation system for two-stage capacitor bank

Info

Publication number: SE456961B
Application number: SE8203699A
Authority: SE
Inventors: N Gothelf; H Engblom; P-E Loef
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1982-06-15
Filing date: 1982-06-15
Publication date: 1988-11-14
Also published as: SE8203699L

Abstract

The phase compensating system comprises several capacitor units forming together a battery which is encapsulated. The capacitors are fitted in a frame, and have electrical connections to the frame central part. Also included are a switch module containing coupling components for switching the capacitor battery on and off, and an inductor module which damps current surges when the capacitor battery is connected. All modules in the system are encapsulated and of such dimensions that they can be readily assembled together. A rail module is provided for connection to an AC mains, and to the other modules. Several rail modules can be positioned widthwise next to each other, and connected electrically. Where more than one module is used, each is supported by or supports another module in the equipment. (Provisional Basic advised week 84/06)

Description

15 20 25 456 961 Genom den svenska utläggningsskriften 398938 är det i och för sig känt att anordna ett flertal kondensatorenheter i ett stativ med genomföringarna vända mot stativets centrala del. Utläggningsskriften beskriver dock endast uppbyggnaden av själva kondensatorbatteriet och behandlar inte uppbyggnaden av en faskompenseringsutrustning som helhet. 15 20 25 456 961 Through the Swedish publication 398938, it is per se known to arrange a number of capacitor units in a stand with the bushings facing the central part of the stand. However, the explanatory memorandum only describes the structure of the capacitor battery itself and does not deal with the structure of a phase compensation equipment as a whole.

Uppfinningen avser att åstadkomma en faskompenseringsutrustning av inled- ningsvis angivet slag, vilken kräver litet utrymme och minsta möjliga monterings- och kopplingsarbete på uppställningsplatsen, i sin helhet enkelt kan byggas upp av ett litet antal standardenheter, enkelt kan byggas ut såval beträffande antalet steg som effekten per steg, i sin helhet valfritt kan uppställas utomhus eller inomhus.The invention intends to provide a phase compensation equipment of the kind initially stated, which requires little space and the least possible assembly and connection work on the installation site, in its entirety can easily be built up by a small number of standard units, can be easily expanded both in number of steps and power. per step, in its entirety can optionally be set up outdoors or indoors.

Vad som kännetecknar en utrustning enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav.What characterizes an equipment according to the invention is stated in the appended claims.

En faskompenseringsutrustning enligt uppfinningen innefattar ett flertal moduler, vilka innehåller en faskompenseringsutrustnings olika delar och är anpassade till varandra för enkel mekanisk och elektrisk hopkoppling till varandra.A phase compensation equipment according to the invention comprises a plurality of modules, which contain different parts of a phase compensation equipment and are adapted to each other for easy mechanical and electrical connection to each other.

I varje aktuellt fall sammanställes en utrustning av önskat slag och storlek genom att erforderliga moduler utväljs och monteras ihop.In each case, equipment of the desired type and size is assembled by selecting and assembling the required modules.

Uppfinningen skall nedan beskrivas i anslutning till bifogade figurer, där fig 1 visar en kondensatormodul, fig 2 en induktormodul, fig 3 en brytarmodul, fig N en skenmodul och fig 5 ett exempel på en faskompenseringsutrustning uppbyggd av moduler enligt uppfinningen.The invention will be described below in connection with the accompanying figures, where Fig. 1 shows a capacitor module, Fig. 2 an inductor module, Fig. 3 a switch module, Fig. N a rail module and Fig. 5 an example of a phase compensation equipment built of modules according to the invention.

Kondensatormodulen i fig 1 visas i fig 1a sedd från ena långsidan, i fig 1b sedd uppifrån ooh'i fig 1c sedd från ena gaveln. Den har ett stativ med en central sluten del 1. Stativet kan t ex utgöras av ett ramverk av vinkel- järn. Den centrala delen 1 är försedd med täckplåtar på långsidorna-och gavlarna (i fig 1c visas modulen med ena gaveltäckplåten borttagen). I det fall modulen är den översta modulen i en utrustning förses den även med täckplât på översidan. 10 15 20 25 30 35 456 961 Var och en av kondensatorenheterna 101-109, 201-209 består av ett plåthölje som innehåller ett flertal serie-parallellkopplade kﬂndeﬂﬂaﬁﬂfelemeﬂﬁ, even- tuellt med säkring för varje element, samt en impregneringsvätska.The capacitor module in Fig. 1 is shown in Fig. 1a seen from one long side, in Fig. 1b seen from above and in Fig. 1c seen from one end. It has a stand with a central closed part 1. The stand can, for example, consist of a framework of angle iron. The central part 1 is provided with cover plates on the long sides and ends (in Fig. 1c the module is shown with one end cover plate removed). In case the module is the top module in an equipment, it is also provided with a cover plate on the top. 10 15 20 25 30 35 456 961 Each of the capacitor units 101-109, 201-209 consists of a plate housing which contains a plurality of series-parallel connected known faults, possibly with a fuse for each element, and an impregnating liquid.

Varje enhet har vidare två elektriska anslutningsorgan i form av porslins- genomföringar, t ex 201a, 201b. Med hjälp av fästdon, t ex 101c, 101d, är varje enhet fäst vid stativets yttre del 11 eller 12. Täckplåtarna på lång- sidorna har hål genom vilka genomföringarna skjuter in i stativets centrala slutna del 1. I denna del görs med hjälp av icke visade ledare eller skenor dels hopkoppling av kondensatorenheterna på önskat sätt, dels anslutning till över- eller underliggande moduler.Each unit further has two electrical connection means in the form of porcelain bushings, eg 201a, 201b. By means of fasteners, eg 101c, 101d, each unit is fastened to the outer part 11 or 12 of the frame. The cover plates on the long sides have holes through which the penetrations project into the central closed part 1 of the frame. shown conductors or rails partly connection of the capacitor units in the desired manner, partly connection to upper or underlying modules.

Fig 2 visar en induktormodul, i fig 2a sedd från sidan, i fig 2b sedd uppi- från och i fig 2c sedd från ena gaveln. Modulen är uppbyggd av ett ramverk 3, vilket kan förses med erforderliga täckplåtar, åtminstone på ramverkets vertikala ytor. Inuti modulen är tre induktorer HR, HS, HT anordnade, en för varje fas. Induktorerna är med hjälp av icke visade fästcrgan fästa' vid ramverket 3. Varje induktor har anslutningsorgan, t ex H1, H2, för elek- trisk anslutning av induktorerna. Dessa kan exempelvis vara torrisolerade luftkylda kärnlösa induktorer och används för att dämpa kopplingsströmstötar vid inkoppling av ett kondensatorbatteri.Fig. 2 shows an inductor module, in Fig. 2a seen from the side, in Fig. 2b seen from above and in Fig. 2c seen from one end. The module is built up of a framework 3, which can be provided with the required cover plates, at least on the vertical surfaces of the framework. Inside the module, three inductors HR, HS, HT are arranged, one for each phase. The inductors are attached to the framework 3 by means of the fastening means (not shown). Each inductor has connecting means, eg H1, H2, for electrical connection of the inductors. These can be, for example, dry-insulated air-cooled coreless inductors and are used to attenuate switching current surges when connecting a capacitor battery.

Fig 3 visar en brytarmodul, 1 fig 3a sedd från sidan, i fig 3b uppifrån och i fig 3c sedd från ena gaveln. Den har liksom de övriga modulerna ett ramverk 5 som âtminstﬂﬂß på de vertikala sidorna kan förses med täckplåtar.Fig. 3 shows a switch module, in Fig. 3a seen from the side, in Fig. 3b seen from above and in Fig. 3c seen from one end. Like the other modules, it has a framework 5 that can be fitted with cover plates at least ß on the vertical sides.

Vid ramverket är anbringat en brytare 6 som består av ett brytarfundament 61 och tre högspänningsbrytare 6R, 68, 6T. Brytarna är lämpligen vakuumbrytare.Attached to the framework is a switch 6 which consists of a switch foundation 61 and three high voltage switches 6R, 68, 6T. The switches are suitably vacuum switches.

Varje brytare har två elektriska anslutningsorgan, t ex 62, för anslutning till huvudkretsen och dessutom erforderliga icke visade elektriska anslut- ningar för manövrering av brytaren. I brytarmodulen är vidare anordnade två strömtransformatorer 51 och 52, vilka är avsedda för överströmsskydd (med tvåfasig mätning) för kondensatorbatteriet. I stället för brytare kan brytarmodulen innehålla en frånskiljare eller annan kopplingsapparat.Each switch has two electrical connection means, eg 62, for connection to the main circuit and in addition the electrical connections (not shown) required for operating the switch. Arranged in the switch module are further two current transformers 51 and 52, which are intended for overcurrent protection (with two-phase measurement) for the capacitor battery. Instead of switches, the switch module may contain a disconnector or other switching device.

Fig Ä visar en skenmodul. Den består av tvâ hopfogade ramverk 71, 72, vilka kan förses med erforderliga täckplåtar. Modulen innehåller tre strömskenor 7R, 7S, TT, vilka är fästa vid ramverket med hjälp av stödisolatorer 71R- 71T, 72R-72T. Modulen innehåller vidare en strömtransformator 711 avsedd för obalansskydd för kondensatorbatteriet. De i figuren med streckade linjer visade kopplingsstyckena 8R-8T är avsedda att användas för hopkoppling av 10 15 20 25 30 456 961 ,, två skenmoduler med varandra, varvid modulerna placeras med gavlarna intill varandra och med gaveltäckplåtarna borttagna. Skenmodulen kan även förses med anslutningsorgan för anslutning av modulen till kraftnätet; företrädes- vis via en kabel.Fig Ä shows a rail module. It consists of two joined frames 71, 72, which can be provided with the required cover plates. The module contains three busbars 7R, 7S, TT, which are attached to the framework by means of support insulators 71R-71T, 72R-72T. The module further includes a current transformer 711 intended for unbalance protection of the capacitor battery. The connectors 8R-8T shown in broken lines in the figure are intended to be used for interconnecting two rail modules 456 961, two rail modules with each other, the modules being placed with the gables next to each other and with the gable cover plates removed. The rail module can also be provided with connection means for connecting the module to the power grid; preferably via a cable.

Fig 5 visar ett exempel på en faskompenseringsutrustning uppbyggd med hjälp av modulsystemet enligt uppfinningen. Fig Sa visar utrustningen sedd från modulernas långsidor och fig 5b utrustningen sedd från modulernas gavlar.Fig. 5 shows an example of a phase compensation equipment constructed by means of the modular system according to the invention. Fig. 5a shows the equipment seen from the long sides of the modules and Fig. 5b the equipment seen from the ends of the modules.

Fig 5c visar den elektriska hopkopplingen av modulerna. Utrustningen består av två steg, vilka var för sig kan inkopplas till ett trefasnät N, varigenom den reaktiva effekten kan ändras i två steg. Det ena steget består av en på ett fundament F placerad skenmodul SM1, vars skenor via en kabel K är ansluten till nätet N. Ovanpå skenmodulen är en brytarmodul BM1 och en induktormodul RM1 placerade bredvid varandra. Ovanpå dessa moduler är två kondensatormodulerCM11 och CM12 placerade. Det andra steget är uppbyggt på samma sätt av en skenmodul SM2, en brytarmodul BM2, en induktormodul RM2 och två kondensatormoduler CM21 och CM22.Fig. 5c shows the electrical interconnection of the modules. The equipment consists of two stages, each of which can be connected to a three-phase network N, whereby the reactive power can be changed in two stages. One stage consists of a rail module SM1 placed on a foundation F, the rails of which are connected to the network N via a cable K. On top of the rail module, a switch module BM1 and an inductor module RM1 are placed next to each other. On top of these modules, two capacitor modules CM11 and CM12 are located. The second stage is constructed in the same way by a rail module SM2, a switch module BM2, an inductor module RM2 and two capacitor modules CM21 and CM22.

Modulernas mot varandra gränsande ytor saknar helt eller delvis täckplåtar så att erforderliga elektriska ledare eller skenor kan dras mellan modulerna.The adjoining surfaces of the modules have no or partial cover plates so that the required electrical conductors or rails can be pulled between the modules.

Alla utåt vända ytor hos utrustningen är försedda med täckplåtar så att ut- rustningen bildar en kapslad och beröringsskyddad enhet. De översta konden- satormodulernas övre täckplåtar är betecknade med L1 resp L2.All outward-facing surfaces of the equipment are provided with cover plates so that the equipment forms a nested and touch-protected unit. The upper cover plates of the upper capacitor modules are denoted by L1 and L2, respectively.

Fig Sc visar även de i brytarmodulerna placerade strömtransformatorerna CT12, CT13, CT22, CT23 för överströmsskydd samt de i skenmodulerna anordnade Sﬁrömtransformatorërna CT11, CT21 för obalansskydd. Eventuellt kan i sken- modulen SM1 ytterligare strömtransformatorer anordnas närmast kabelanslut- ningen för kortslutningsskydd av utrustningen. Med hjälp av modulsystemet enligt uppfinningen kan på ett enkelt sätt helt kapslade kondensatorutrust- ningar av godtycklig storlek och konfiguration och godtyckligt antal steg sammansättas av standardmoduler. Exempelvis är följande alternativ möjliga: a) enkla kondensatorbatterier (kondensatormoduler till erforderligt antal samt än eller flera skenmoduler och minst en brytarmodul) b) kondensatorbatterier med induktor i ett eller flera steg (kondensator-, induktor- och skenmoduler och minst en brytarmodul).Fig. Sc also shows the current transformers CT12, CT13, CT22, CT23 placed in the switch modules for overcurrent protection and the current transformers CT11, CT21 for imbalance protection arranged in the rail modules. Optionally, in the rail module SM1, additional current transformers can be arranged closest to the cable connection for short-circuit protection of the equipment. With the aid of the module system according to the invention, completely encapsulated capacitor equipments of any size and configuration and any number of steps can be assembled in a simple manner from standard modules. For example, the following alternatives are possible: a) simple capacitor batteries (capacitor modules to the required number and one or more bus modules and at least one switch module) b) capacitor batteries with inductor in one or more stages (capacitor, inductor and bus modules and at least one switch module).

IA 15 456 961 Genom det helt slutna utförandet av en utrustning enligt uppfinningen blir den helt beröringsskyddad och kan valfritt ställas upp inom- eller utom- hus. Den uppbär litet utrymme och kräver inga skydd i form av skydds- stängsel eller andra former av avbalkningar.IA 15 456 961 Due to the completely closed design of an equipment according to the invention, it becomes completely contact-protected and can optionally be set up indoors or outdoors. It takes up little space and requires no protection in the form of protective fences or other forms of beams.

Den reaktiva effekten hos varje steg kan enkelt utökas utan att ytterligare utrymme krävs genom att ytterligare kondensatormoduler placeras ovanpå den eller de befintliga modulerna.The reactive power of each stage can be easily extended without requiring additional space by placing additional capacitor modules on top of the existing module or modules.

Vidare kan antalet kondensatorsteg enkelt utökas genom att ytterligare moduler placeras bredvid de befintliga och ansluts via skenmodulerna på det i fig 5 visade sättet.Furthermore, the number of capacitor stages can be easily increased by placing additional modules next to the existing ones and connecting them via the rail modules in the manner shown in Fig. 5.

Genom att kondensatorenheterna i kondensatormodulerna är anordnade med genomföringarna vända inåt modulen och behållarna utanför modulens slutna utrymme erhålles på ett enkelt och fördelaktigt sätt samtidigt både berö- ringsskydd och god kylning av enheterna.Because the capacitor units in the capacitor modules are arranged with the bushings facing inwards of the module and the containers outside the enclosed space of the module, both touch protection and good cooling of the units are obtained in a simple and advantageous manner.

Varje modul, inklusive dess inre elektriska förbindningar, kan färdigställas helt vid fabrik, vilket innebär lägre kostnad och högre kvalitet. Vidare kan eventuellt - beroende på en utrustnings storlek - vissa eller alla mo- dulerna i utrustningen monteras ihop och kopplas ihop elektriskt vid fabrik, vilket ytterligare ökar de nämnda fördelarna.Each module, including its internal electrical connections, can be completed completely at the factory, which means lower cost and higher quality. Furthermore, depending on the size of an equipment, some or all of the modules in the equipment may be assembled and connected electrically at the factory, which further increases the mentioned advantages.

Claims

456 961 _ 6 Påaf-: NTKRAV

1.; Phase compensation equipment for connection to an alternating voltage network (N), comprising a plurality of capacitor units 101-109, 201-209), which together form a capacitor battery in an encapsulated design, the capacitor units being mounted in a stand (1, 11, 12) with its electrical bushings (eg 201a, 201b) facing the central part of the stand, characterized in that it comprises a first rail module (SM1), a switch module (BMI) mounted on top of the rail module, at least one capacitor module mounted on top of the switch module (CM11, CM12) comprising a plurality of capacitor units (101-109, 201-209%) The rail module contains a plurality of substantially horizontal and parallel mounted busbars (7H, 75, 7T), which are electrically connected to the capacitor units via in the switch module mounted coupling means (ÖB, 68, 6T) and arranged for connection to the AC mains (N) The rail module is designed for direct assembly with a possible adjacent e second rail module (SM2) and for electrical connection of the busbars of such a rail module to the rails of the first rail module. All modules included in the equipment are made encapsulated and arranged for assembly with each other into an encapsulated unit.

Phase compensation equipment according to claim 1, characterized in that the rails (YR, 73, 7T) are arranged horizontally next to and parallel to each other.

Phase compensation equipment according to claim 1, characterized in that it comprises at least one further rail module (SM2) arranged next to and directly assembled with the first rail module (SM1), the rails of the further rail modules being electrically connected to the rails (7R). , 75, TT) of the first rail module, each of the additional rail modules carrying at least one capacitor module (CM21, CM22), directly or via an additional switch module (BM2).