專利名稱：零電流投切的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償或諧波治理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力工程領(lǐng)域，涉及電網(wǎng)的無(wú)功功率補(bǔ)償和諧波治理。
背景技術(shù)：
為了向電網(wǎng)提供容性無(wú)功功率和治理諧波，現(xiàn)有技術(shù)通常的作法是在電網(wǎng)中接有電力電容器和調(diào)諧式濾波器兩類設(shè)備。目前在電網(wǎng)安裝的許多無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備由于沒有預(yù)投入裝置在投入時(shí)刻會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成不同程度的電流沖擊(視容量而定)。同時(shí)在電網(wǎng)存在諧波而沒有采取有效措施時(shí)，諧波會(huì)被進(jìn)一步放大。其結(jié)果是輕者電容器減少使用壽命，重者使電容器損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備根本不能投入。不能達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種零電流投切的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償或諧波治理設(shè)備，以解決電網(wǎng)的無(wú)功功率補(bǔ)償及諧波治理零電流投入與退出的技術(shù)問題，本設(shè)備能快速跟蹤負(fù)載的變化，充分發(fā)揮其無(wú)功補(bǔ)償或諧波治理的作用。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種零電流投切的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償或諧波治理設(shè)備，它有補(bǔ)償支路、同步觸發(fā)與功率單元電路、運(yùn)算與控制單元電路、交流操作電路，每個(gè)補(bǔ)償支路由三相補(bǔ)償電路組成，每相補(bǔ)償電路由投切開關(guān)、電抗器、電容器串聯(lián)構(gòu)成，該三相補(bǔ)償電路按三角形或星形連接，該補(bǔ)償支路經(jīng)過(guò)斷路器接入電網(wǎng)，其特征在于補(bǔ)償支路還經(jīng)過(guò)預(yù)投入裝置、接觸器、斷路器接入電網(wǎng)，該預(yù)投入裝置由三相預(yù)投入單元電路組成，每相預(yù)投入單元電路由兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)一個(gè)扼流圈構(gòu)成，該三相預(yù)投入單元電路分別串接在所述三相補(bǔ)償電路與電網(wǎng)之間，同步觸發(fā)與功率單元電路連接所述預(yù)投入裝置中的各個(gè)晶閘管的控制極。
所述每相補(bǔ)償電路中的投切開關(guān)由一個(gè)二極管和一個(gè)晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成，所述同步觸發(fā)與功率單元電路連接所述每相補(bǔ)償電路中投切開關(guān)的晶閘管的控制極。
所述每相補(bǔ)償電路中的電抗器的兩端跨接有一個(gè)保護(hù)電路，該保護(hù)電路由一個(gè)電容器和一個(gè)電阻串聯(lián)構(gòu)成。
所述補(bǔ)償支路可以有多個(gè)，每個(gè)補(bǔ)償支路經(jīng)過(guò)預(yù)投入裝置、接觸器、斷路器接入電網(wǎng)。
本實(shí)用新型的積極有益效果有預(yù)投入裝置的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率及諧波治理設(shè)備在其投入與退出電網(wǎng)時(shí)刻沒有任何電流沖擊。三相主回路在一個(gè)周期期間(20ms)內(nèi)均平滑接入與退出電網(wǎng)。整個(gè)系統(tǒng)滿足無(wú)功補(bǔ)償、諧波治理、快速投切的要求，無(wú)電流沖擊，達(dá)到預(yù)期效果。
本實(shí)用新型是專門用于電網(wǎng)中變壓器二次側(cè)作為無(wú)功功率補(bǔ)償或諧波治理的專用電器設(shè)備。本設(shè)備可以向用戶的電網(wǎng)提供容性無(wú)功功率用以抵消用電設(shè)備產(chǎn)生的感性無(wú)功功率，減小變壓器二次側(cè)輸出電流，裝有調(diào)諧濾波器時(shí)可消除電網(wǎng)中的有害諧波。用戶電網(wǎng)在無(wú)須增容的情況下可以使用更多的用電設(shè)備，充分發(fā)揮變壓器的有限容量?？梢詼p小由發(fā)電機(jī)到用戶變壓器線路上的電流，因而降低線路損耗節(jié)約電能。
在向電網(wǎng)提供容性無(wú)功功率時(shí)。如果不采取有效措施將會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很大的電流沖擊，危害電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行。本設(shè)備的實(shí)質(zhì)是在主回路中串聯(lián)有動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償預(yù)投入裝置，在接觸器閉合后電網(wǎng)通過(guò)預(yù)投入裝置使補(bǔ)償支路預(yù)投入，補(bǔ)償支路中的電容器兩端為直流高電位。此后，在交流電壓變化率為零的時(shí)刻觸發(fā)補(bǔ)償支路中的晶閘管，本設(shè)備投入電網(wǎng)運(yùn)行。投入時(shí)刻起始電流為零，實(shí)現(xiàn)零電流投入。在投入運(yùn)行期間撤除晶閘管觸發(fā)脈沖，晶閘管不再導(dǎo)通，退出運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)零電流投入退出電網(wǎng)，從而發(fā)揮出應(yīng)有的作用。


圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的原理方框圖；圖2是圖1的電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型另一實(shí)施例的原理方框圖；圖4是圖1所示實(shí)施例的使用狀態(tài)示意圖，為系統(tǒng)單線圖。
具體實(shí)施方式
不同容量的電網(wǎng)具有不同的無(wú)功容量，因而需要不同容量和數(shù)量的電容器進(jìn)行補(bǔ)償。這些電容器應(yīng)進(jìn)行合理的排列，組合成不同容量和數(shù)量的支路。每套設(shè)備由數(shù)面至十?dāng)?shù)面柜構(gòu)成，每面柜由一個(gè)支路至數(shù)個(gè)支路構(gòu)成。各個(gè)支路在運(yùn)算與控制單元電路的控制下跟隨負(fù)載變化情況投入或退出電網(wǎng)，達(dá)到容性無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹閿⑹龊?jiǎn)便以單柜單支路為例進(jìn)行敘述。請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖2，單柜多支路(四支路)請(qǐng)參照?qǐng)D3。
請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖2，本實(shí)用新型是一種零電流投切的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償或諧波治理設(shè)備，它有補(bǔ)償支路、運(yùn)算與控制單元電路、同步觸發(fā)與功率單元電路、交流操作電路，運(yùn)算與控制單元電路經(jīng)過(guò)電流互感器與負(fù)載回路連接，測(cè)算出電網(wǎng)中的感性無(wú)功功率值，根據(jù)電容器的組合情況確定投入或退出某一支路。同步觸發(fā)與功率單元與交流操作電路連接，引入同步信號(hào)；在運(yùn)算與控制單元電路的控制下驅(qū)動(dòng)晶閘管導(dǎo)通或截止，使電容器投入或退出電網(wǎng)。操作人員通過(guò)交流操作電路的操作按鈕可使接觸器KM1閉合或斷開等完成設(shè)備的投入或退出。
每個(gè)補(bǔ)償支路由三相補(bǔ)償電路組成，該三相補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)相同。
第一相補(bǔ)償電路由投切開關(guān)、電抗器L1、電容器C11串聯(lián)構(gòu)成，該投切開關(guān)由二極管DZ1和晶閘管SCR1并聯(lián)構(gòu)成。
第二相補(bǔ)償電路由投切開關(guān)、電抗器L2、電容器C21串聯(lián)構(gòu)成，該投切開關(guān)由二極管DZ2和晶閘管SCR2并聯(lián)構(gòu)成。
第三相補(bǔ)償電路由投切開關(guān)、電抗器L3、電容器C31串聯(lián)構(gòu)成，該投切開關(guān)由二極管DZ3和晶閘管SCR3并聯(lián)構(gòu)成。
上述的三相補(bǔ)償電路按三角形或星形連接組成補(bǔ)償支路，該補(bǔ)償支路一路經(jīng)過(guò)斷路器QF1接入電網(wǎng)，另一路經(jīng)過(guò)預(yù)投入裝置、接觸器KM1、斷路器QF2接入電網(wǎng)，該預(yù)投入裝置由三相預(yù)投入單元電路組成，該三相預(yù)投入單元電路的結(jié)構(gòu)相同。
第一相預(yù)投入單元電路由兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管SCR11、SCR12串聯(lián)一個(gè)扼流圈L11構(gòu)成，該第一相預(yù)投入單元電路串接在所述第一相補(bǔ)償電路與電網(wǎng)之間。
第二相預(yù)投入單元電路由兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管SCR21、SCR22串聯(lián)一個(gè)扼流圈L21構(gòu)成，該第二相預(yù)投入單元電路串接在所述第二相補(bǔ)償電路與電網(wǎng)之間。
第三相預(yù)投入單元電路由兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管SCR31、SCR32串聯(lián)一個(gè)扼流圈L31構(gòu)成，該第三相預(yù)投入單元電路串接在所述第三相補(bǔ)償電路與電網(wǎng)之間。
本設(shè)備內(nèi)還有運(yùn)算與控制單元電路、同步觸發(fā)與功率單元電路、交流操作電路。
同步觸發(fā)與功率單元電路與所述預(yù)投入裝置中的各個(gè)晶閘管SCR11、SCR12、SCR21、SCR22、SCR31、SCR32的控制極(門極)連接。同步觸發(fā)器與所述每相補(bǔ)償電路中投切開關(guān)的各個(gè)晶閘管SCR1、SCR2、SCR3的控制極(門極)連接。同步觸發(fā)與功率單元為這些晶閘管提供觸發(fā)脈沖。
補(bǔ)償電路中的電抗器L1的兩端跨接有保護(hù)電路，該保護(hù)電路由電容器C1和電阻R1串聯(lián)構(gòu)成。
補(bǔ)償電路中的電抗器L2的兩端跨接有保護(hù)電路，該保護(hù)電路由電容器C2和電阻R2串聯(lián)構(gòu)成。
補(bǔ)償電路中的電抗器L3的兩端跨接有保護(hù)電路，該保護(hù)電路由電容器C3和電阻R3串聯(lián)構(gòu)成。
本實(shí)用新型的電路原理如下在主電路中設(shè)置一預(yù)投入裝置。該預(yù)投入裝置的實(shí)質(zhì)是在主回路中串聯(lián)有預(yù)投入單元電路，在接觸器閉合后，使主回路各元件通過(guò)預(yù)投入裝置預(yù)投入，工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下當(dāng)接觸器KM1閉合后交流電壓加至預(yù)投入裝置中的各晶閘管SCR11、SCR12、SCR21、SCR22、SCR31、SCR32；同步觸發(fā)與功率單元發(fā)出移相脈沖加至晶閘管控制極觸發(fā)晶閘管。晶閘管導(dǎo)通后有直流電流向主回路電容器C11、C21、C31充電，根據(jù)主回路的連接極性可分別觸發(fā)SCR11、SCR21、SCR31或者是SCR12、SCR22、SCR32。充電結(jié)束電容器兩端為直流高電位。此后閉合主斷路器QF1，在交流電壓變化率為零的時(shí)刻觸發(fā)晶閘管SCR1、SCR2、SCR3，本設(shè)備投入電網(wǎng)運(yùn)行。投入電網(wǎng)時(shí)刻起始電流為零。實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率補(bǔ)償諧波治理裝置零電流投入。投入運(yùn)行期間撤除晶閘管SCR1、SCR2、SCR3的觸發(fā)脈沖，晶閘管SCR1、SCR2、SCR3不再導(dǎo)通，本設(shè)備退出運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)零電流退出電網(wǎng)。退出電網(wǎng)運(yùn)行期間，始終處于預(yù)投入狀態(tài)，為再次投入做好準(zhǔn)備。本設(shè)備的運(yùn)算與控制單元電路上電完成后手動(dòng)操作使接觸器KM1閉合。KM1閉合后即啟動(dòng)預(yù)投入裝置，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束后即使主電路斷路器QF1失壓保護(hù)線圈得電，允許主電路閉合。運(yùn)算與控制單元電路通過(guò)電流互感器L與負(fù)載回路連接，當(dāng)主電路閉合后，運(yùn)算與控制單元電路中的控制器就計(jì)算出電網(wǎng)無(wú)功功率值，發(fā)出投入或退出信號(hào)經(jīng)過(guò)同步觸發(fā)與功率單元電路，驅(qū)動(dòng)晶閘管導(dǎo)通或關(guān)閉，接在主電路中的補(bǔ)償電容器就可以平滑接入或退出電網(wǎng)。
當(dāng)補(bǔ)償電路中的電容器與電抗器根據(jù)不同需要選擇不同的參數(shù)組合，則構(gòu)成不同容量的無(wú)功功率補(bǔ)償電路或諧波治理電路。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，所述有四個(gè)補(bǔ)償支路，每個(gè)補(bǔ)償支路經(jīng)過(guò)預(yù)投入裝置、接觸器KM1、斷路器QF2接入電網(wǎng)。該四個(gè)補(bǔ)償支器路共用一個(gè)預(yù)投入裝置，即增加了容量，又降低了成本。
具有兩面補(bǔ)償柜多支路的成套設(shè)備請(qǐng)參照?qǐng)D4，圖中的電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、M11代表接入電網(wǎng)的感性負(fù)載，本實(shí)用新型的零電流投切的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償或諧波治理設(shè)備接入用戶電網(wǎng)后，可以向用戶電網(wǎng)提供容性無(wú)功功率用以抵消用電設(shè)備產(chǎn)生的感性無(wú)功功率，減小變壓器二次側(cè)輸出電流，同時(shí)吸收電網(wǎng)中的有害諧波。用戶電網(wǎng)在無(wú)須增容的情況下可以使用更多的用電設(shè)備，充分發(fā)揮變壓器的有限容量?？梢詼p小由發(fā)電機(jī)到用戶變壓器線路上的電流，因而降低線路損耗節(jié)約電能。
權(quán)利要求1.一種零電流投切的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償或諧波治理設(shè)備，它有補(bǔ)償支路、同步觸發(fā)與功率單元電路、運(yùn)算與控制單元電路、交流操作電路，每個(gè)補(bǔ)償支路由三相補(bǔ)償電路組成，每相補(bǔ)償電路由投切開關(guān)、電抗器、電容器串聯(lián)構(gòu)成，該三相補(bǔ)償電路按三角形或星形連接，該補(bǔ)償支路經(jīng)過(guò)斷路器接入電網(wǎng)，其特征在于補(bǔ)償支路還經(jīng)過(guò)預(yù)投入裝置、接觸器、斷路器接入電網(wǎng)，該預(yù)投入裝置由三相預(yù)投入單元電路組成，每相預(yù)投入單元電路由兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)一個(gè)扼流圈構(gòu)成，該三相預(yù)投入單元電路分別串接在所述三相補(bǔ)償電路與電網(wǎng)之間，同步觸發(fā)與功率單元電路連接所述預(yù)投入裝置中的各個(gè)晶閘管的控制極。
2.如權(quán)利要求1所述的零電流投切的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償或諧波治理設(shè)備，其特征在于所述每相補(bǔ)償電路中的投切開關(guān)由一個(gè)二極管和一個(gè)晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成，所述同步觸發(fā)與功率單元電路連接所述每相補(bǔ)償電路中投切開關(guān)的晶閘管的控制極。
3.如權(quán)利要求1所述的零電流投切的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償或諧波治理設(shè)備，其特征在于所述每相補(bǔ)償電路中的電抗器的兩端跨接有一個(gè)保護(hù)電路，該保護(hù)電路由一個(gè)電容器和一個(gè)電阻串聯(lián)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的零電流投切的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償或諧波治理設(shè)備，其特征在于所述補(bǔ)償支路可以有多個(gè)，每個(gè)補(bǔ)償支路經(jīng)過(guò)預(yù)投入裝置、接觸器、斷路器接入電網(wǎng)。
專利摘要一種零電流投切的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償或諧波治理設(shè)備，其補(bǔ)償支路由三相補(bǔ)償電路按三角形或星形連接組成，補(bǔ)償電路由晶閘管與二極管反并聯(lián)構(gòu)成的投切開關(guān)、電抗器、電容器串聯(lián)構(gòu)成，補(bǔ)償電路經(jīng)過(guò)斷路器接入電網(wǎng)，并且經(jīng)過(guò)預(yù)投入裝置、接觸器、斷路器也接入電網(wǎng)，該預(yù)投入裝置由三相預(yù)投入單元電路組成，每相預(yù)投入單元電路由兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)一個(gè)扼流圈構(gòu)成，同步觸發(fā)與功率單元電路與所述預(yù)投入裝置中的各個(gè)晶閘管的控制極連接。由于本實(shí)用新型具有預(yù)投入裝置和采用晶閘管作投切開關(guān)，因而具有能快速跟蹤負(fù)載變化迅速投入或退出電網(wǎng)；無(wú)功功率補(bǔ)償及諧波治理中電容器投入時(shí)刻起始電流值為零，不會(huì)產(chǎn)生涌流。本實(shí)用新型解決了電力電容器迅速投入電網(wǎng)與抑制產(chǎn)生涌流的實(shí)際問題。
文檔編號(hào)H02J3/18GK2701143SQ200420067180
公開日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2004年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月16日
發(fā)明者楊國(guó)權(quán), 高晉生 申請(qǐng)人:楊國(guó)權(quán), 高晉生