專利名稱：基于可調(diào)磁控電抗器的高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及屬于柔性交流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可調(diào)磁控電抗器的高 壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
隨著系統(tǒng)負(fù)荷的日益增加和電壓等級(jí)的逐漸提高，電力系統(tǒng)對(duì)無(wú)功功率的需求也 越來(lái)越大，特別是在我國(guó)電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行中一直存在著無(wú)功補(bǔ)償容量不足和配備不合理 的現(xiàn)象，而這種狀況更易造成系統(tǒng)電壓波動(dòng)、降低電氣設(shè)備的使用壽命，同時(shí)還要吸收大量 無(wú)功功率。傳統(tǒng)的投切電容器(例如固定電容器、開(kāi)關(guān)投切電容器、晶閘管投切電容器等) 在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)為維持電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定發(fā)揮了重要作用，但因其補(bǔ)償呈階梯性、無(wú) 法同時(shí)提供感性和容性無(wú)功、開(kāi)關(guān)頻繁切換等一些缺點(diǎn)，已不再滿足電力系統(tǒng)更高的要求。 另外一種常用補(bǔ)償裝置是晶間管控制電抗器型無(wú)功補(bǔ)償裝置，雖然其具有快速抑制電壓波 動(dòng)，能平滑的控制無(wú)功負(fù)荷的允許波動(dòng)，負(fù)荷穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但由于晶閘管和電抗器處于同一 相電壓之下，電壓高、功率大、占地面積大、晶閘管閥組冷卻要求嚴(yán)格、價(jià)格高，晶閘管控制 電抗器雖然可連續(xù)調(diào)整出力，但波形呈鋸齒形，是一個(gè)很大的諧波源，而且還必須和固定電 容器同時(shí)運(yùn)行，所以在某些工況中限制了它的發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于可調(diào)磁控電抗器的高壓動(dòng)態(tài)無(wú) 功補(bǔ)償裝置?；诳烧{(diào)磁控電抗器的高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，它是由控制系統(tǒng)(1)、磁控電抗器 單元⑵和固定電容器單元⑶組成；控制系統(tǒng)⑴分別電信號(hào)連接磁控電抗器單元⑵ 和固定電容器單元⑶；所述的控制系統(tǒng)⑴由數(shù)據(jù)采集單元(4)、CPU控制運(yùn)算單元(5) 和輸出單元(6)組成，CPU控制運(yùn)算單元(5)分別電信號(hào)連接數(shù)據(jù)采集單元(4)和輸出單 元(6)；所述的磁控電抗器單元⑵主要由可調(diào)磁控電抗器(7)、晶閘管閥組⑶和隔離開(kāi) 關(guān)(9)組成，可調(diào)磁控電抗器(7)電信號(hào)連接晶閘管閥組(8)，晶閘管閥組(8)電信號(hào)連接 隔離開(kāi)關(guān)(9)；所述的固定電容器單元(3)由固定電容器(10)、濾波電抗器(11)和斷路器 (12)組成，固定電容器(10)電信號(hào)連接濾波電抗器(11)，濾波電抗器(11)電信號(hào)連接斷 路器(12)。本實(shí)用新型還具有其他特點(diǎn)固定電容器單元還可以由固定電容器電信號(hào)連接濾波電抗器，濾波電抗器電信號(hào) 連接真空接觸器組成。本發(fā)明的技術(shù)效果在于(1)可靠性極高可調(diào)磁控電抗器型無(wú)功補(bǔ)償裝置最主要的特征就是晶閘管安裝 在低壓回路而不直接安裝在主回路中，晶閘管所需要承受的電壓僅為主回路的左右，正因如此，可調(diào)磁控電抗器型無(wú)功補(bǔ)償裝置具有極高的可靠性。(2)較低的諧波含量三相角接的系統(tǒng)的諧波畸變率小于5%，符合國(guó)家規(guī)定的相 關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如果采用多重化接法諧波畸變率可以降低到1. 2%左右，甚至更低。(3)體積小，可調(diào)磁控電抗器本體的體積僅為傳統(tǒng)干式空心電抗器的2/5左右。(4)非常適合于高壓電網(wǎng)的直接掛網(wǎng)運(yùn)行，減少一個(gè)降壓變壓器，大幅降低成本， 減少占地面積。(5)響應(yīng)速度快，可以達(dá)到200ms左右，完全可以滿足大部分現(xiàn)場(chǎng)對(duì)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償 的要求。(6)不需要晶閘管控制電抗器型無(wú)功補(bǔ)償裝置所需的冷卻設(shè)備，減低了故障率，減 少用地面積。(7)采用全數(shù)字芯片控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，并通過(guò)高速計(jì)算，動(dòng) 態(tài)精密響應(yīng)補(bǔ)償系統(tǒng)需求的無(wú)功。應(yīng)用先進(jìn)的交流電波分析技術(shù)，能夠在強(qiáng)干擾、強(qiáng)諧波等 惡劣環(huán)境下，保證參數(shù)設(shè)定的正確性及工作的穩(wěn)定性。

圖1是基于可調(diào)磁控電抗器的高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2是磁控式電抗器的等效電路圖；圖3是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；其中1、控制系統(tǒng)，2、磁控電抗器單元，3、固定電容器 單元，4、數(shù)據(jù)采集單元，5、CPU控制運(yùn)算單元，6、輸出單元，7、可調(diào)磁控電抗器，8、晶閘管閥 組，9、隔離開(kāi)關(guān)，10、固定電容器，11、濾波電抗器，12、斷路器。具體實(shí)施
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明其工作原理為固定電容器單元用于無(wú)功補(bǔ)償及濾除諧波，提供系統(tǒng)所需要的容 性無(wú)功功率，磁控可調(diào)電抗器單元用于平衡系統(tǒng)中由于負(fù)載的波動(dòng)所產(chǎn)生的容性無(wú)功功 率；控制系統(tǒng)用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)和磁控電抗器的控制。圖1列出了一路可調(diào)磁控電抗器支路+三路補(bǔ)償支路的高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)， 其中支路QF-負(fù)載所需的沖擊無(wú)功負(fù)荷；支路QL-磁控電抗器產(chǎn)生的可調(diào)無(wú)功功率；支路QC-濾波支路輸出的基波恒定無(wú)功功率；支路QS-從電網(wǎng)中輸入的無(wú)功功率；由圖1可知，根據(jù)負(fù)荷的用電性質(zhì)，可調(diào)磁控式電抗器、3次、5次、7次兼高通補(bǔ)償 (濾波)支路接在高壓母線上，構(gòu)成的補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)母線進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。通過(guò)調(diào)節(jié)磁控式電抗 器的控制角大小，就可以改變磁控電抗器無(wú)功功率QL的值，以補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功功率的沖擊， 如當(dāng)負(fù)載無(wú)功功率QF突然增大時(shí)，磁控式動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制裝置對(duì)可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通角 減小，使控制回路的電流增大，輸出的無(wú)功功率減小，這樣負(fù)載的無(wú)功功率的恒定部分由補(bǔ) 償(濾波)支路補(bǔ)償，而變動(dòng)部分由磁控式電抗器調(diào)節(jié)，以保證母線輸入的無(wú)功功率QS = QF+(QL-QC)保持恒定(設(shè)置為零或者一個(gè)較小值)，從而，穩(wěn)定了系統(tǒng)電壓，減少了功率損 耗，提高了功率因數(shù)，達(dá)到了動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?。[0028]可調(diào)磁控電抗器支路的電流中除了基波分量外，還有諧波分量，因而，在母線上裝 有3次、5次、7次兼高通的濾波支路，其作用是為可調(diào)磁控電抗器支路和負(fù)載產(chǎn)生的諧波電 流提供一個(gè)低阻抗通路，使諧波電流和電壓對(duì)供電系統(tǒng)的影響減少到最小。圖2是磁控式電抗器的等效電路圖，由圖2可以看出，若ΚΙ、K2都不導(dǎo)通，由于結(jié) 構(gòu)的對(duì)稱性，電抗器與空載變壓器沒(méi)有差異。假設(shè)電源電壓處于正半周，可控硅Kl承受正 向電壓，而K2承受反向電壓。若Kl被觸發(fā)導(dǎo)通(a和b兩點(diǎn)等電位)，電源電壓經(jīng)變比為δ 的線圈自耦變壓后，由匝數(shù)為Ν2線圈向電路提供直流控制電流；若電源電壓處于負(fù)半周， 當(dāng)Κ2導(dǎo)通時(shí)，同樣在回路中產(chǎn)生直流控制電流，且所產(chǎn)生的控制電流的方向與Kl導(dǎo)通時(shí)一 樣，即在電源的一個(gè)工頻周期內(nèi)，兩個(gè)可控硅的輪流導(dǎo)通起到了全波整流的作用，而續(xù)流二 極管D起著續(xù)流的作用，利于可控硅的關(guān)斷。通過(guò)改變可控硅的觸發(fā)角就可以改變控制電 流的大小，從而改變電抗器鐵心的磁飽和程度，平滑調(diào)節(jié)可控電抗器的電感量?？煽毓柚恍?要承受低壓，安全穩(wěn)定?；诳烧{(diào)磁控電抗器的高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置與晶閘管控制電抗器型無(wú)功補(bǔ)償 裝置比較，完全繼承了晶閘管控制電抗器型無(wú)功補(bǔ)償裝置的優(yōu)點(diǎn)和功能，解決了開(kāi)關(guān)投切 電容器和晶閘管投切電容器不能解決的平滑調(diào)節(jié)的問(wèn)題，而且也克服了晶閘管控制電抗器 型無(wú)功補(bǔ)償裝置的種種缺點(diǎn)。另外可調(diào)磁控電抗器型無(wú)功補(bǔ)償裝置在高壓場(chǎng)合下運(yùn)行非常 穩(wěn)定，免去了用戶經(jīng)常維護(hù)的麻煩，帶給用戶正常安全生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)利益和安全保障。
權(quán)利要求一種基于可調(diào)磁控電抗器的高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，由控制系統(tǒng)(1)、磁控電抗器單元(2)和固定電容器單元(3)組成；其特征在于控制系統(tǒng)(1)分別電信號(hào)連接磁控電抗器單元(2)和固定電容器單元(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可調(diào)磁控電抗器的高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征 在于所述的控制系統(tǒng)⑴由數(shù)據(jù)采集單元(4)、CPU控制運(yùn)算單元(5)和輸出單元(6)組 成，CPU控制運(yùn)算單元(5)分別電信號(hào)連接數(shù)據(jù)采集單元(4)和輸出單元(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可調(diào)磁控電抗器的高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征 在于所述的磁控電抗器單元(2)主要由可調(diào)磁控電抗器(7)、晶閘管閥組(8)和隔離開(kāi)關(guān) (9)組成，可調(diào)磁控電抗器(7)電信號(hào)連接晶閘管閥組(8)，晶閘管閥組(8)電信號(hào)連接隔 離開(kāi)關(guān)(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可調(diào)磁控電抗器的高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征 在于所述的固定電容器單元(3)由固定電容器(10)、濾波電抗器(11)和斷路器(12)或真 空接觸器組成，固定電容器(10)電信號(hào)連接濾波電抗器(11)，濾波電抗器(11)電信號(hào)連接 斷路器(12)或真空接觸器。專利摘要一種基于可調(diào)磁控電抗器的高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，由控制系統(tǒng)、磁控電抗器單元和固定電容器單元組成；控制系統(tǒng)分別電信號(hào)連接磁控電抗器單元和固定電容器單元；所述的控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集單元、CPU控制運(yùn)算單元和輸出單元組成，CPU控制運(yùn)算單元分別電信號(hào)連接數(shù)據(jù)采集單元和輸出單元；所述的磁控電抗器單元主要由可調(diào)磁控電抗器、晶閘管閥組和隔離開(kāi)關(guān)組成，可調(diào)磁控電抗器電信號(hào)連接晶閘管閥組，晶閘管閥組電信號(hào)連接隔離開(kāi)關(guān)；所述的固定電容器單元由固定電容器、濾波電抗器和斷路器組成，固定電容器電信號(hào)連接濾波電抗器，濾波電抗器電信號(hào)連接斷路器。本裝置在高壓場(chǎng)合下運(yùn)行非常穩(wěn)定，免去了用戶經(jīng)常維護(hù)的麻煩。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201667543SQ201020168218
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者張景旭, 王國(guó)強(qiáng), 王瑞艦, 費(fèi)承堯, 邢金偉, 陶長(zhǎng)海, 齊紅超 申請(qǐng)人:哈爾濱九洲電氣股份有限公司