TW408344B - Capacitor bank - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 408344 A7 _JB7__；_ 五、發明說明（1 ) 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係爲關於電容器組。 〔先行技術〕 一般，針對屋外形調相設備等，使用大容量的特別高 壓用之電容器組。第1(a)、 （b)圖係爲表示過去 66〜77KV用的電容器組之平面圖及正面圖；圖號7 爲被設在碍子2上之電容器；圖號3，4爲被設在碍子5 上之電容器及串聯電抗器：圖號6爲放電電容器1，3的 殘留電荷之放電線圈；這些則是相互被連結》 進而第2圖係爲表示過去的調相裝置；圖號1 0 0爲 66KV的系統線，在系統線1〇〇介由斷路器200、 4 0 0及斷路器3 0 0而連接以電容器5 0 0及串聯電抗 器6 0 0所形成的電容器組；進而連接星型連接的中性點 N。在中性點N與接地間設置單相變壓器7 0 0。電容器 5 0 0的容量例如爲1 5MVA，其額定電流I η爲 1 3 2Α。開閉被連接在6 6KV以上的系統線1 0 〇之 電容器的開閉開關則未存在，以斷路器3 0 0而被開閉； 必須選定所適當的斷路器3 0 0。另外電容器組一般是至 1 1KV爲止將收容槽.接地，更高的電壓則必須以碍子從 地隔開此收容槽，造成成本增加。 〔發明所欲解決之課題〕 不過，針對上述過的過去電容器組，在於第1 ( a ) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公荥〉 -4 - ------1------'}表------；--訂---------線- : r,... 『 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 408344 另則，關 A7 B7 五、發明說明（2 ) 圖及第1 (b)圖之電容器1 ，3的電壓以所被連接的系 統線電壓而決定，不能自由選擇。因而提高系統線電壓， 則電容器1 ，3的電壓也增高；將電容器1 ，3的箱體接 地，則在電容器1.，3恐會有加諸過大的電壓而破壞，所 以以碍子2，5從大地電壓性地隔開，使其在碍子2，5 分扔電壓，但造成大型且經濟性不佳，耐震性較弱。. 2圖的過去電容器係爲以斷路器3 0 0 進行開閉，無#^開閉。另外瞬間開閉用，採用可控 矽開關元件等的電技術：形成爲非常高價的設置。 另外，一般開關的超前電流開關能力比滯後電流開關能力 還小，不易選擇電容器用開關進而當投入電容器組時， 突入電流所造成的瞬時電壓降下會對電力轉換設備造成不 良影響。 本發明係爲爲了解決上述課題而被形成1可以自由地 改變電容器電壓，不須要從大地隔開電容器的箱體，空間 減少具有經濟性，得到耐震性也較強之電容器爲主要的目 的0 〔用以解決課題之手段〕 本發明之電容器組，其主要特徵爲：以其一端被連接 至前述系統線而使其能加入系統線的電壓之一次繞線’及 其一端被連接至前述一次繞線之二次繞線’及其一端被連 接至前述一次繞線的他端之串聯電抗器’及對於前述二次 繞線並聯連接，且介由前述串聯電抗器而被連接至前述一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----^--------衣--------訂 -------線- : .._ ·· . . ·/ · <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 經 濟 部 智 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 408344 A7 B7 五、發明說明（3) 次繞線的他端之電容器等所形成。 進而，在本發明電容器組之前述串聯電抗器’其特徵 爲：以其一端被連接至前述一次繞線的他端’他端被連接 至前述電容器的一端之三次繞線所形成：前述電容器的他 端介由星型連接的中性點而被連接至前述二次繞線的他端 ，另外前述一次，前述二繞線及前述三次繞線被繞組在鐵 心，且構成具有前述鐵心之自耦變壓器。 進而，構成本發明電容器組的前述串聯電抗器之前述 繞線，加諸在前述自耦變壓器的鐵心進而被繞組在電抗器 鐵心，另外在前述自耦變壓器的鐵心，繞組爲了抵消第三 高次諧波之安定繞線。 進而，本發明電容器組之前述電容器，其特徵爲：被 收容在箱體且前述箱體被設置在大地。 進而，本發明電容器組之前述電容器，其特徵爲：進 而具有被連接在前述系統線與前述一次繞線的一端之間之 開關、及其一端被連接至前述繞線的他端，他端介由調整 用分接器及中性點開關而被連接至星型連接中性點之三次 繞線；前述一次繞線，前述二次繞線及前述三次繞線共同 被繞組在變壓器鐵心，且構成具有前述變壓器鐵心之自耦 變壓器。 進而，本發明電容器組，其特徵爲：在前述二次繞線 的他端，連接第1中性點（Ni):在前述電容器的一端， 連接串聯電抗器的他端；在前述電容器的他端，連接第2 中性點（N 2 )，另外連接前述第1中性點（N t )及第2 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ¾..---iltr-. 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 ^08344 A7 _____；__B7___五、發明說明（4 ) 中性點（N 2 )。 進而，本發明電容器組之前述三次繞線，其特徵爲： 加諸在前述自耦變壓器的鐵心，被繞組在就是大略1 5 0 %的過電壓也不致飽合之電抗器。 進而，本發明電容器組的前述電容器組，其特徵爲： 進而具有被隔裝在前述一次繞線的他端與大地間之第1放 電器，及被隔裝在前述調整用分接及前述中性點開關的連 接線與大地間之第2放電器。 〔實施形態〕 以下，參照圖面說明本發明的實施形態《第3圖係爲 表示此第1實施形成態之電容器的構成；圖號7表示自耦 變壓器的箱體，在於箱體7內，一次繞線9及二次繞線（ 共用繞線）1 0被繞組在變壓器鐵心8，進而在變壓器鐵 心8及電抗器鐵心1 1繞組三次繞線。連接一次繞線9的 一端及二次繞線1 〇的一端，同時在其連接點設置分接器 T，分接器T則與三次繞線1 2的一端連接，三次繞線 1 2的他端則與被設在箱體1 3內之電容器1 4連接，在 箱體1 3內充塡絕緣油。’另外，二次繞線1 0的他端則與 自耦變壓器的中性點N連接；電容器1 4的他端則與電容 器1 4的中性點N連接。然而，第3圖係爲表單相分，但 實際上三相分爲星型連接。 在於上述構成，電抗器鐵心1 1係爲爲了增大電抗分 而設置。此外，被輸到自耦變壓器一次繞線9的他端之電 --；-----：-------;^!--— — 奸------丨—線 r * · <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公芨） 408S44 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（5) 壓設爲V 1 VI，則二次繞線1 〇的感應電壓爲/3 2 V 1 / ，三次繞線12的感應電壓爲沒泠2、召2<1) :被加諸在電容器1 4之無負荷電壓爲（沒2 土；83) Vi /4ί。βζ 士·β3<1α 另外，通常，自耦變壓器的中性點Ν，使其不影到系 統的接地系統而不接地。因而產生第三高次諧波電壓》因 此，設置勵磁電流程度容量的安定繞線（三角型連接） 1 5，吸收第三高次諧波電壓。此情況，電容器1 4爲星 型連接或是三角型連接皆可。或者是將以三次繞線1 2所 構成之串聯電抗器的容量設爲電容器14容量的例如13 %，引出星型連接的電容器1 4之中性點Ν，與自耦變壓 器的中性點Ν連接，則在此串聯電抗器與電容器1 4之串 聯電路，形成 13 (%) x3 - 100 (%)/3 = 5 . 7 %的滞後阻抗；此滯後阻抗抵消勵磁電流中的第三 高次諧波。 在於上述實施形態，加諸到電容器14的電壓爲（乃2 ±/53) Vi/VI，可以一定程度地改變系統電壓乂！/^ 。因而可以降低加入到電容器1 4的電壓，可以將容器 1 3直接設置在大地，可以達成小形且經濟性較佳，也可 以耐地震。另外，可以以三次繞線1 2形成串聯電抗器， 同時可以以二次繞線12形成放電電容器。 如上述，依據第1實施形態之電容器組，因以自耦變 壓器下降系統電壓加入到電容器，所以可以將電容器的箱 體直接設置在大地，省空間且可以提高經濟性，強化耐震 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4〇8344A7 -_B7_-_ 五、發明說明（6) 性。另外，以二次繞線形成放電線圈，以三次繞線構成串 聯電抗器，所以可以提高經濟性。 (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第4圖係爲表示第2實施形態之電容器組的構成：圖 號8 0 0爲自耦變壓器9 0 0的變壓器鐵心’圖號 1 0 0 0爲電抗器鐵心：在變壓器鐵心8 0 0繞組一次繞 線1 1 00及二次繞線1 200 ;在變壓器鐵心80 ◦及 電抗器鐵心1 0 0 0繞組三次繞線。一次繞線1 1 0 0的 一端介由開關1 4 0 0而與系統線1 0 0連接；一次繞線 1 1 00的他端則與二次繞線1 200的一端連接。二次 繞線1 2 0 0的他端則與星型連接的中心點N i連接；中性 點N1介由額定電壓爲71(/ β的放電器1 5 0 0而被接地 。然而在一次繞線1 1 0 0的一端 > 從系統線1 0 0介由 開關1 4 0 0而被輸入V〖/ VI的電壓。另外，在一次繞線 1100的他端，串聯串聯電抗器（jrXc) 1600 及電容器（一 jXc) 1 700;電容器17則與星型連 接的中性點N 2連接；中心點N 2則與中心點N i連接。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，在一次繞線1 1 0 0的他端連接三次繞線 1 3 0 0的一端；在三次繞線1 3 0 0的他端，介由調節 用分接器1800及中性點關關（負荷開關）1900而 連接星型連接的中性點1^3。在調整用分接器1 8 0 0與中 性點開關1 9 0 0之間，連接額定電壓（万2 _沒3 ) V L 之放電器2 0 0 0的一端；放電器2 0 0 0的他端被接地 。另外，在一次繞線1 1 0 0的他端連接額定電壓/SsVi 之放電器2 1 0 0的一端；放電器2 1 〇 0的他端被接地 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 408344a7B7 五、發明說明（7 ) 。然而一次繞線1 1 Ο Ο〜 Πΐ 〜rL3 ，貝(J/52=n2/ π 1 + η 3 ) :^2^0.50 其次求取上述構成的各種値。首先，在中性點開關 1900爲OFF時，三次繞線1300從電路分離；因 二次繞線1 2 0 0的感應電壓爲；SsVj/W，所以從二次 繞線1 2 0 0流到電容器1 7 0 0之電流向量I C形成爲 (1 )式。 次繞線1 3 Ο 0的繞數設爲 η 1 + η 2 ) , ^ 3 = η 3 / ( <請先閱讀背面之注意事項再填寫本冥) c

Jj. T* β (1 — T )X c

Cl) 將向量I c換算在一次側則形成爲/3 2 I c :向量I C與 石2Ic因方向爲相反，得到（2)式、（3)式。

i8*I

Vi T β (1-r) Xc Vi j9a(l - D3 (1 一 (2) (3) ^-----------------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，中性點開關1 9 0 0爲ON則三次繞線 1 3 0 0也被連接到電路，此時從二次繞線1 2 0 0流至 三次繞線1 3 0 0之電流向量I L形成爲（4 )式。j X ; 係爲以三次繞線1 3 0 0而被形成之電抗分。 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）. 408344a7 B7 五、發明說明（8 (4) ,V ί β (.$ ζ — β i) 】丁· ~xl~ 將向量I L換算在一次側則形成爲（沒2 — 3 ); — 次電流形成爲—召3) Ιι·;在（5)式 (6 )式表示。 Τ' (5) βΛ c __(βί~· β λΥ 3 l(l-r)Xc χΖ一· (6) 另外，從（3)式減去（5)式則形成爲（7)式： 將（4 )式加在（7 )式則形成爲流至二次繞線1 2 0 0 之電流，得出（8)式。 να ,βζΟ.-βζ') Τ"ί(Γ-τ)Χο+ XS .........(7) (請先聞讀背面之注§項再填寫本頁) tr-: •-線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ¢1-/9,)1 .-Vi fj3 »g-j3z> β J~Xl-r)Xc'* Xs .........¢3) 次竃 此處，當中性點開關1 9 0 o爲〇N時，爲使 代入到 流成爲零，而由（6)式得出（9)式，將此Xs1 (4 )〜（8 )式，則得到（4 )'〜（8 )'。 良紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） 408344 at B7 五、發明說明（ X s，

Zl. 占严 1 T". *(1 - T)Xc (4) (,βί-βι)1 ι= —

Vi __ 3 . (l -r)Xc β (5) (6)'

Vi <iy u-di cd-h+mt; V 1 —β i β s 其次 1 0 )式得出P c，一次繞線11 〇 o及二次繞線 1 2 00的容量以（1 Ο )式得出；三次繞線1 3 00的 容量以（1 2 )式得出。 3 <j3t—^a) (1 —r)Xc 將電容器1 7 0 0的容量設爲P c C8y ，則以 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) βζ2

Cl -r)Xc *<1 0)

V 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Vr <1-βΐ) 0tz <1 -r>Xc βι* ci-D p c •Cl 1) $ t

Bi (l - r )X c β i— β S β τ — & i

Pc •<1 2) 另外，流到中性點開關1 9 0 0之電流I c形成爲（ 4 )、 （ 4 )'式；在中性點開關1 9 Ο 0爲0 F F時所 被加入的電壓形成爲（/S2 — /53) Vi。因此，放電器 2000的額定電壓也爲（/S2_/33) Vi。然而，用電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 408344 A7 B7 五、發明說明（10) 則形成爲（1 3 )式 容器1 7 0 0的額定電流表現向量 <請先閱讀背面之生意事項再填寫本頁) <1 3) 在於上述構成的電容器組，使用自耦變壓器9 Ο Ο : 可以減小電容器1 7 Ο 0的額定電壓，且可以使電容器成 爲低價。另外自耦變壓器9 0 0爲低價的變壓器》另外調 整自耦變壓器9 0 0的內部洩漏阻抗，例如使變壓器鐵心 就是1 5 ◦ %的過電電壓也不致飽和，可以抑制電容器 1 7 0 0投入時之突入電流所造形的瞬間電壓降下。 進而，因未將自耦變壓器9 0 0的中性點Ν:接地，所 以勵磁電流中的第三高次諧波電流無法從中性點Ni流出， 在二次側感應第三高次諧波電壓。因此以串聯電抗器 1 6 0 0確保電容器1 7 0 0阻抗的1 3% ;在不接地的 緞濟部智慧財產局員x消費合作枉印製 情況下連接電容器1 7 0 0的中性點N2及自耦變壓器 9 0 0的中性點！^!。由於此因，第三高次諧波所造成的電 容器阻抗形成爲j (13%x3 — 100%+3)= j 5 . 6 7% ;在電容器1 7 0 0流動滯後電流而抵消一 次側的第三高次諧波勵磁電流，使中性點N i安定，第三高 次諧波來輸出到外部。 另外，開關1 4 0 0之開閉，抵消電容器1 7 〇 〇所 造成的超前電流|若電流的滯後超前都沒有的零的狀態則 易於進行。因而，與電容器1 7 0 0並聯地設置電抗器即 本紙張尺度適用t囷國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） ^〇8$44 A7 B7_ ________ 五、發明說明Γ11) 可，但新設置電抗器則造成成本昇高。因此在變壓器胃& <請先閱讀背面之注意事項再填寫4頁) 8 0 0及電抗器鐵心1 0 0 0設置三次繞線1 3 〇 0而調 整電抗分，同時將二次繞線1 2 0 0及三次繞線1 3 〇 〇 的感應電壓設爲V2、v3，v2-v3=0，抵消超前電流 。三次繞線1 3 0 0的電抗分X s在取其（9 )式之値時 可以使一次電流爲零。然而，設置電抗器鐵心1 0 〇 〇而 可以增大電抗分。另外就是以三次繞線1 3 0 0所造的電 抗使其一半程度抵消超前電流，也可以減半電容器 1 7 0 0的投入容量，形成爲容易開關。 另外，關玲電容器1 7 〇 0的開關，此情況投入三次 繞線1 3 0 0具有連續額定的情況及短時間額定（5秒程 度）的情況。連續額定的情況，將中性點開關1 9 00 ON後如上述使電容器1 7 0 0的容量爲零或是一半，開 關1 400爲關閉著。此情況，保持原狀三次繞線被投入 ，自耦變壓器9 00的自我容量爲{ ( 1 — /?2) + /S3/ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 (/?2-沒3) } Pc ;增大而造成成本增加。短時間額 定的情況，在〇 F F開關1 4 0 0之前將中性點開關 1900 ON，使超前電球爲零或是一半後將開關 1400 OFF。因此，開關1400若爲將些滯後電流 或是超前電流或是零電流開路即可，並不是僅小量即可， 可以顯著提高開關壽命。另外，三次繞線1 3 0 0因只被 投入短時間，所以等價容量非常小，自耦變壓器9 0的自 我容量減小爲{ (1-/32) +沒3/20 (/3 a —冷3) } ，形成爲能降低成本。另則在連續額定的情開關1 4 〇 〇 紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 * 297公釐） '14' " 408344 A7 ______B7______ 五、發明說明/( 12) 只在維修時須要；運轉作動時因不須開閉所以在投入時的 突入電流所造成的瞬間降下不會產生。 (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外，中性點開關1 9 0 0被設在三次繞線1 3 0 0 的中性點Ν 3側’可以下降爲了中性點開關1 9 0 0的絕緣 之額定電壓；其開閉電流I l若爲/3 2 <石3則是滯後電流 :中性點開關的選擇極容易。然而爲短時間額定以開關 1 4 0 0開路，所以中性點開關1 9 0 0不阻斷電流》然 而調整用分接器則是用於微調整時。 如上述，依據本發明之電容器組，以自耦變壓器降下 電壓後加入到電容器：可以減小電容器的額定電壓，且可 降低電容器價格’同時自耦變壓器也較低價。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，依據本發明第2實施形態之電容器組，可以以 自耦變壓器的內部洩漏阻抗抑制電容器投入時的突入電流 所造成的瞬間電壓降下；特別是使三次繞線爲連續額定的 情況，因開關未開閉，所以不致產生突入電流。進而，將 中性點開關Ο Ν後投入三次繞線，可以使電容器的超前電 流爲零或是一半程度，成爲電容器的阻斷容易，小容量則 可以增長開關的壽命。並且在短時間額定的情況，因三次 繞線的投入時間較短，所以自耦變壓器的等效容量減小’ 成本降低。另外，中性點開關因被設在三次繞線的中性點 側，所以其額電壓及開閉電流變小：並且開閉電流因可以 是滯後電流，所以中性開關之開閉變容易，可以容量較小 的負荷開關形成。 -15 - 本紙張尺度適用中國掲家標準（CNS>A4規格<210 * 297公釐） 408644 A7 ______B7___五、發明說明（13) 〔圖面之簡單說明〕 第1(a)、 （b)圖係爲過去電容器組之構成圖。 第2圖係爲以過去的電容器組所形成的調相裝置之構 成圖。 第3圖係爲本發明第1實施例的器組之構成圖。 第4圖係爲本發明第2實施例的電容器組之構成圖。 〔圖號說明〕 110 0 13 0 0 17 0 0 N t 〜N : 系統線 一次繞線 三次繞線 電容器 中性點 900:自耦變壓器 1 2 0 0 :二次繞線 1 4 0 0 :開關 1 9 0 0 :中性點開關 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 408344 b C8 D8 六、申請專利範圍 1 . 一種電容器組，其特徵爲具備： 其一端被連接至前述系統線而能加入系統線的電壓之 —次繞線；及 其一端被連接至前述一次繞線之二次繞線：及 對於前述二次繞線並聯連接，且介由前述串聯電抗器 而被連接至前述一次繞線的他端之電容器。 2 .如申請專利範圍第1項之電容器組，其中前述串 聯電抗器，係爲以其一端被連接至前述一次繞線的他端， 他端被連接至前電容器的一端之三次繞線所形成；前述電 容器的他端介由星型連接的中性點而被連接至前述二次繞 線的他端 > 另外前述一次繞線，前述二次繞線，及前述三 次繞線被繞組在鐵心，且構成具有前述鐵心之自耦變壓器 Q 3 .如申請專利範圍第2項之電容器組，其中構成前 述串聯電抗器之前述繞線，加諸在前述自耦變壓器，進而 繞組在電抗器鐵心，或是在前述自耦變壓器的鐵心，繞組 爲了抵消第 4 .如 容器組，其 設置在大地。 5 .如申請專利範圍第4項之電容器組，其中前述電 容器，進而具有被連接至前述系統線與前述一次繞線的一 端之間的開關，及其一端被連接在前述一次繞線的他端， 他端介由調整用分接器及中性點開關而被連接至星型連接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2W X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -II —氣.I I I ί I 訂.i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3高次諧波電壓之安定繞線。 申請專利範圍第1、 2或3項的任何之 中前述電容器，被收容在箱體，且前述箱體 -17- 408344 .申請專利範圍 中性點之三次繞線； 三次繞線共同被繞組 器鐵心之自耦變壓器 6 .如申請專利 二次繞線的他端，連 的一端，連接前述串 端連接第2中性點（ N !)及第2中性點 7 .如申請專利 次繞線，加諸在前述 略1 5 0%的過電壓 8 .如申請專利 容器組，其中在前述 的他端與大地之間的 接器及前述中性點開

   ]之電抗器 前述一次繞線，前述二次繞線及前述 在變壓器鐵心，且構成具有前述變壓 〇 5項之電容器組，其中在前述 中性點（Νι);在前述電容器 器的他端；在前述電容器的他 ;另外連接前述第1中性點（ D 6項之電容器組，其中前述三 壓器的鐵心，被繞組在就是大 6或7項的任何之 具有隔裝在前述一次 ，及隔裝在前述調整間分 接線與大地之間的第2放電器 ----------丨 Τ-Ί! c-·.!·--'1--訂---------線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18-