專利名稱：新型低壓配電變壓器無功補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無功補償裝置，特別是涉及一種新型低壓配電變 壓器無功補償裝置。二 .
背景技術(shù)：
電壓是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標，運行中的電力系統(tǒng)需要提 供足夠的無功以補償系統(tǒng)消耗的無功，否則無功缺額過大將降低系統(tǒng)電壓，損害發(fā)電機和 電動機的運行，總之，只有無功的平衡才能維持系統(tǒng)的電壓水平。對于380V的低壓系統(tǒng)，投 入電容器為系統(tǒng)提供無功是提高電壓水平的主要手段。目前國內(nèi)外低壓配電變壓器的無功補償裝置主要有三種1、接觸器投切電容器，其缺點是不能頻繁投切，且投切過程中有涌流(10-20倍 額定電流)，長期使用會造成接觸器損壞嚴重、金屬化自愈式電容器的電容量越來越小。2、可控硅投切電容器TSC 理論上“零電壓時投入、零電流時切除”，較好地解決了 過壓和涌流問題，可頻繁投切；但是可控硅長期接入，造成了可控硅發(fā)熱損耗及可靠性下 降。3、可控硅和磁保持繼電器組合開關(guān)投切電容器合閘時，可控硅開關(guān)先投入，接通 線路，磁保持繼電器后合，保持狀態(tài)，可控硅開關(guān)再退出。分閘時，可控硅開關(guān)先投入，斷開 線路，磁保持繼電器后斷，可控硅開關(guān)再退出。這種組合開關(guān)既保留了裝置2的優(yōu)點，又避 免了長期接入可控硅造成的發(fā)熱損耗及可靠性下降。上述三種方式，一般只安裝2-4組電容器，電容器工作電壓相同，一次只能對一整 組電容器操作(即每次只能投入或切除一定容量)，無功補償容量單一，造成精度不高，級 差過大，常常不是過補償就是欠補償，不能實現(xiàn)動態(tài)跟蹤和連續(xù)補償。
三.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理、可隨無 功缺額大小改變電容器補償容量、降低級差且又能頻繁投切的新型低壓配電變壓器無功補
te農(nóng)且ο本發(fā)明的技術(shù)方案是一種新型低壓配電變壓器無功補償裝置，含有新型低壓配 電變壓器，所述新型低壓配電變壓器的每一相副邊繞組除正常設(shè)置負載側(cè)外還分別設(shè)置有 至少一個抽頭，每一相副邊繞組上的負載側(cè)和抽頭與至少一個組合開關(guān)連接，所述組合開 關(guān)通過電容器接地，三相副邊繞組上的負載側(cè)和電容器均分別與無功補償控制器的輸入端 連接，并且，三相副邊繞組上所有的組合開關(guān)均分別與所述無功補償控制器的輸出端連接。所述無功補償控制器包括單片機，所述單片機含有單片機測量回路、算法及控 制邏輯電路、單片機控制回路以及通訊和人機交互電路；所述單片機測量回路與三相副 邊繞組上所有所述副邊上的負載側(cè)和電容器連接，所述單片機控制回路與三相副邊繞組 上所有的所述組合開關(guān)連接。優(yōu)選地，所述單片機為具有ARM7Cortex-M3內(nèi)核32bit的 stm32F103VE 單片機。所述組合開關(guān)為可控硅和磁保持繼電器組合開關(guān)；所述抽頭的數(shù)量為1-3個。優(yōu) 選地，所述抽頭的數(shù)量為3個。
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本裝置的補償策略是在滿足補償精度的情況下使得投切開關(guān)最少、開關(guān)操作的次 數(shù)最少、投入電容器最少、電容器工作電壓最低、裝置的成本最低，以此決定設(shè)置電容器的 組數(shù)和變壓器抽頭個數(shù)。補償精度要求達到與無功缺額相差10% (缺額大于20kVar時) 或士2kVar以內(nèi)(缺額20kVar以內(nèi)時)。電容器被分成容量不等的2 4組，每組安裝一 個組合開關(guān)，組合開關(guān)為一投多擲，可將本組電容器投至變壓器負載側(cè)及任一抽頭上。本裝 置的新型低壓配電變壓器較普通變壓器多出1 3個抽頭，連接不同抽頭可輸出不同的電 壓。這種新型配電變壓器容量不增加，而通過改變電容器工作電壓改變其產(chǎn)生的無功功率， 由公式Q。= 2JifCU2(其中，Q。為電容器產(chǎn)生的無功功率，f為系統(tǒng)頻率，基本不變，C為電 容器容量，U為電容器工作電壓)可知，每組電容器可產(chǎn)生的無功也增加了 1 3個選擇。 這樣，全部電容器即可組合產(chǎn)生符合補償精度的多種容量，接近無功差額。無功補償控制器 和變壓器負荷側(cè)、各組電容器及組合開關(guān)電連接，用來采集系統(tǒng)信息及電容器運行參數(shù)及 溫度并控制本裝置電容器投切。本發(fā)明的有益效果是1.本發(fā)明采用新型低壓配電變壓器，使用可控硅和磁保持繼電器組合開關(guān)連接電 容器，可改變電容器工作電壓和投入容量，降低補償級差，既提高補償精度，又能頻繁投切。2、本發(fā)明電容器經(jīng)常在低于額定電壓的電壓下運行，延長了使用壽命(電容器的 壽命和電壓的6次方成反比)?？煽毓韬痛疟３掷^電器組合開關(guān)的應(yīng)用較好地解決了過壓 和涌流問題，可頻繁投切，又降低了損耗。3.本發(fā)明可設(shè)置多組(一般2-4組)電容器，且電容器容量可設(shè)為不同，每組投入 不同電壓后，全部電容器可組合產(chǎn)生不同的補償容量，實現(xiàn)較高補償精度的要求，可達到與 無功缺額相差10% (缺額大于20kVar時)或士2kVar以內(nèi)(缺額20kVar以內(nèi)時)。4、本發(fā)明設(shè)置抽頭的位置考慮到可輸出較精確的補償容量，即一組電容器總?cè)萘?的12. 5 %、25 %、50 %、100 %，各組電容器組合起來就可輸出更接近無功差額的容量，這也 是一種提高補償精度的措施。5.本發(fā)明應(yīng)用于10KV/380V三相低壓交流系統(tǒng)，可實現(xiàn)分相補償，即對每一相分 別采集數(shù)據(jù)、計算分析并對每一相進行單獨補償，推廣后具有較好的經(jīng)濟效益。
四.


圖1為新型低壓配電變壓器無功補償裝置的A相結(jié)構(gòu)示意圖。
五.
具體實施例方式實施例參見圖1，圖中，1-新型低壓配電變電器，2-新型低壓配電變壓器副邊繞 組，3-抽頭，4-組合開關(guān)，5-電容器，6-無功補償控制器，7-負載側(cè)，8-單片機測量回路， 9-算法及控制邏輯電路，10-單片機控制回路，11-通訊和人機交互電路。本實施例以A相為例，新型低壓配電變壓器1的副邊繞組2上增設(shè)1 3個連接 電容器5的抽頭3，以三個抽頭為例，可輸出總電壓的35.4%、50%、70. 7%，即輸出電壓 77. 9V、110V、155. 5V，也即每組電容器5可產(chǎn)生的無功有四種選擇總?cè)萘康?2. 5%,25%, 50%、100%。電容器5被分為大小不等的2 4組，本實施方式以2組為例，每組安裝一個 組合開關(guān)4，組合開關(guān)4為一投多擲，可將本組電容器5投至變壓器1的負載側(cè)7及任一抽頭3上，連接至不同的抽頭3或負載側(cè)7，便可產(chǎn)生四種不同的無功容量，全部電容器5即可 組合產(chǎn)生滿足補償精度的多種無功容量。組合開關(guān)4可控硅和磁保持繼電器組合開關(guān)。無功補償控制器6采用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的具有ARM7 Cortex-M3內(nèi)核32bit 的stm32F103VE單片機，具有無線(GPRS)通訊接口，可以實現(xiàn)遙測、遙控、遙調(diào)。無功補償 控制器6內(nèi)單片機測量回路8與負載側(cè)7及各組電容器5電連接，為裝置上傳線路實時的 有功、無功和功率因數(shù)，檢測電容器5的狀態(tài)，建立一個歷史數(shù)據(jù)庫。算法及邏輯控制電路 9根據(jù)采集來的有功、無功和功率因數(shù)得出無功是否充足，若有缺額，根據(jù)缺額量和補償策 略，計算得出投入哪幾組電容器5，每組投至哪個抽頭3上，使補償量符合補償精度的要求。 然后單片機控制回路10與組合開關(guān)4電連接，根據(jù)判斷結(jié)果將相應(yīng)組合開關(guān)4投至到相應(yīng) 抽頭3或負載側(cè)7上，其他如通訊和人機交互電路11使本裝置更加趨于完善。新型低壓配電變壓器1的B、C相的連接與A相相同，其中，無功補償控制器6為三 相共用。
權(quán)利要求
一種新型低壓配電變壓器無功補償裝置，含有新型低壓配電變壓器，所述新型低壓配電變壓器的每一相副邊繞組除正常設(shè)置負載側(cè)外還分別設(shè)置有至少一個抽頭，其特征是每一相副邊繞組上的負載側(cè)和抽頭與至少一個組合開關(guān)連接，所述組合開關(guān)通過電容器接地，三相副邊繞組上的負載側(cè)和電容器均分別與無功補償控制器的輸入端連接，并且，三相副邊繞組上所有的組合開關(guān)均分別與所述無功補償控制器的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型低壓配電變壓器無功補償裝置，其特征是所述無功補 償控制器包括單片機，所述單片機含有單片機測量回路、算法及控制邏輯電路、單片機控制 回路以及通訊和人機交互電路；所述單片機測量回路與三相副邊繞組上所有所述副邊上的 負載側(cè)和電容器連接，所述單片機控制回路與三相副邊繞組上所有的所述組合開關(guān)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型低壓配電變壓器無功補償裝置，其特征是所述單片機 為具有 ARM7Cortex-M3 內(nèi)核 32bit 的 stm32F103VE 單片機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的新型低壓配電變壓器無功補償裝置，其特征是所 述組合開關(guān)為可控硅和磁保持繼電器組合開關(guān)；所述抽頭的數(shù)量為1-3個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型低壓配電變壓器無功補償裝置，其特征是所述抽頭的 數(shù)量為3個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型低壓配電變壓器無功補償裝置，它含有新型低壓配電變壓器，所述新型低壓配電變壓器的每一相副邊繞組除正常設(shè)置負載側(cè)外還分別設(shè)置有至少一個抽頭，每一相副邊繞組上的負載側(cè)和抽頭與至少一個組合開關(guān)連接，所述組合開關(guān)通過電容器接地，三相副邊繞組上的負載側(cè)和電容器均分別與無功補償控制器的輸入端連接，并且，三相副邊繞組上所有的組合開關(guān)均分別與所述無功補償控制器的輸出端連接。所述組合開關(guān)為可控硅和磁保持繼電器組合開關(guān)。本發(fā)明采用新型低壓配電變壓器，使用可控硅和磁保持繼電器組合開關(guān)連接電容器，可改變電容器工作電壓和投入容量，降低補償級差，既提高補償精度，又能頻繁投切。
文檔編號H02J3/18GK101964530SQ20101052572
公開日2011年2月2日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者馮晗, 崔紅梅, 王圈, 盛合亭, 袁建州, 郝福忠, 陳楠 申請人:河南省電機工程學(xué)會技術(shù)咨詢服務(wù)部