專利名稱：基于磁控電抗器的動態(tài)無功補償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種電網(wǎng)和輸變電設(shè)備節(jié)能控制領(lǐng)域，特別是一種對高壓動態(tài)可控?zé)o功補償?shù)幕诖趴仉娍蛊鞯臒o功補償系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，無功補償?shù)闹饕b置是電容器、電抗器和少量的動態(tài)無功補償裝置。開關(guān)(斷路器)投切電容器、電抗器組的調(diào)節(jié)方式是離散的，只能分組投切，并且受到變壓器容量限制，不能頻繁操作和取得理想的補償效果。開關(guān)投切電容所造成的涌流和過電壓對系統(tǒng)和設(shè)備本身都十分有害?，F(xiàn)有相控電抗器動補裝置不僅價格貴，而且占地面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性不高。相控電抗器類型的無功補償裝置的可控硅閥處于設(shè)備的高壓側(cè)，需經(jīng)變壓器降壓使用。這幾年國家逐漸重視電能質(zhì)量，而且，隨著我國電網(wǎng)電壓等級的提高、電網(wǎng)傳輸距離的不斷加長，對高電壓動態(tài)可控?zé)o功補償成套裝置的需求將會成倍增長。市場前景良好。另外，國內(nèi)風(fēng)電裝機容量逐年增加，動態(tài)可控?zé)o功補償成套裝置是風(fēng)電無功補償?shù)淖?優(yōu)設(shè)備，對本項目的研究在風(fēng)電市場也將大有前途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的主要針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種能動態(tài)的無功功率補償及諧波濾波，抑制電壓閃變，提高用電設(shè)備的有功輸出的系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種基于磁控電抗器的動態(tài)無功補償系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括用于無功補償及諧波濾波的無源濾波器FC和用于平衡感性負載的磁控電抗器MCR ;所述的無源濾波器FC設(shè)置有與用電設(shè)備線路相接的濾波電抗器和濾波電容器；所述的磁控電抗器MCR為三相磁控電抗器，包括電抗器繞組C、整流可控硅控制器B以及觸發(fā)控制器A ;每相電控器繞組由L1-L6組成，整流可控硅控制器B由可控硅Tl、T2、二極管D、電容Cl、C2、C3、電阻Rl、R2、R3組成，觸發(fā)控制器A由控制系統(tǒng)，與控制系統(tǒng)相接的信號采集處理單元、顯示器、通訊接口以及觸發(fā)信號發(fā)生器；其中，LI和L5線頭并接，L4和L6線尾并接，L1、L2的中間抽頭接可控硅Tl的陽極形成整流電路，L2的尾端、L6的首端并接續(xù)流二極管D的正極，L3的首端、L5的尾端并接續(xù)流二極管D的負極和可控硅Tl、T2的陰極，電容、電阻Cl、Rl, C2、R2，C3、R3分別接可控硅T1、T2的陰極陽極和二極管D的正負極，可控硅Tl、T2的控制機分別接觸發(fā)信號發(fā)生器的輸出端。優(yōu)選的是所述的無源濾波器FC包括設(shè)置于用電設(shè)備線路火線、地線上的電抗器和電容器，設(shè)置于零線上的電容器。優(yōu)選的是所述的電控器的鐵芯設(shè)置為并列兩排，每排設(shè)置有三個。優(yōu)選的是所述的信號采集處理單元包括外接線路電壓檢測單元、用電設(shè)備線路電壓檢測單元、外接線路電流檢測單元以及用電設(shè)備線路電流檢測單元。優(yōu)選的是所述的外接線路電壓檢測單元、用電設(shè)備線路電壓檢測單元、外接線路電流檢測單元以及用電設(shè)備線路電流檢測單元分別設(shè)置有依次相接的信號采集單元、隔離與調(diào)理模擬量模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊將信號傳輸至控制系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明動態(tài)無功補償成套裝置包括用于無功補償及諧波濾波的無源濾波器FC和用于平衡感性負載的磁控電抗器MCR，可使設(shè)備隨著負載的變化自動快速連續(xù)調(diào)節(jié)補償容量，使功率因數(shù)保持在0. 98以上，能動態(tài)的無功功率補償及諧波濾波，抑制電壓閃變，提高用電設(shè)備的有功輸出?？刂葡到y(tǒng)采用先進的微機智能控制，根據(jù)系統(tǒng)運行工況，可實現(xiàn)定阻抗、系統(tǒng)電壓、無功和電壓無功綜合四種控制模式，控制系統(tǒng)具備上傳通信功能，實現(xiàn)無人值守遙測、遙控?？煽焖儆行У貙ο到y(tǒng)電壓和無功進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)動態(tài)逆調(diào)壓。其中，F(xiàn)C主要由濾波電容器，濾波電抗器構(gòu)成，精密調(diào)諧后可使濾波器對某一頻率的高次諧波電流呈現(xiàn)低阻抗，從而起到就地吸收諧波電流的目的。在運行中和諧波電源并聯(lián)，除起到濾除諧波、改善電能質(zhì)量的作用外，還可以通過向系統(tǒng)輸送容性無功，起到調(diào)整網(wǎng)絡(luò)電壓、降低線路損耗、提高供配電設(shè)備使用效率的作用。MCR采用了小截面鐵心和極限磁飽和技術(shù)。電抗器中間兩工作鐵心分別有小截面段，在整個工作過程中，大截面鐵心段始終不飽和，僅小截面段飽和，且飽和的程度很高，工作磁密達2. 5T以上(對于冷軋硅鋼片一般磁飽和密度為I. 8T左右)。鐵心磁化曲線中間部分為未飽和線性區(qū)，左、右兩邊為極限飽和線性區(qū)。若使電抗器工作在極限飽和線性區(qū)，不僅可以減小諧波含量，同時亦能降低 鐵心磁滯損耗。可控電抗器由兩組變壓器串聯(lián)形成，副方控制繞組串接方式與原方相反，以相互抵消一次側(cè)工頻電壓的影響。改變直流電壓及相應(yīng)的回路控制電流大小，以調(diào)節(jié)鐵心磁飽和程度，達到改變電抗器輸出電流的目的。由于可控硅接于控制繞組抽頭之間，其上電壓很小，僅為系統(tǒng)額定電壓的0. 5%左右，保證了運行可靠性。當(dāng)可控電抗器主繞組接至電源電壓時，在可控硅、兩端感應(yīng)出1%左右電源電壓的電壓。電源電壓正半周觸發(fā)導(dǎo)通可控硅，形成等效電路，在回路中產(chǎn)生控制電流；電源電壓負半周期間觸發(fā)導(dǎo)通可控硅，形成等效電路，在回路中產(chǎn)生控制電流，一個工頻周期輪流導(dǎo)通和，產(chǎn)生的直流控制電流和，使電抗器工作鐵心飽和，輸出電流增加?？煽仉娍蛊鬏敵鲭娏鞔笮∪Q于可控娃控制角，越小，產(chǎn)生的控制電流越強，從而電抗器工作鐵心磁飽和度越高，輸出電流越大。因此，改變可控硅控制角，可平滑調(diào)節(jié)電抗器容量。本發(fā)明改變了以前濾波成套裝置不可線性調(diào)節(jié)的弊端，可動態(tài)平衡負載，快速補償容量。本發(fā)明采用了創(chuàng)新的雙三柱鐵芯形式。由原來的單列六柱改為并列雙三柱，不僅節(jié)省了材料，減小了設(shè)備的尺寸，而且，使磁場分布有了很大的改善?？傊?，本發(fā)明具有以下創(chuàng)新I.高度的可靠性，可以實現(xiàn)20年的基本免維護運行，大幅度降低維護、維修成本；2.快速響應(yīng)能力，響應(yīng)速度可以達到20ms ;3.調(diào)節(jié)范圍大，可以達到100倍以上的調(diào)節(jié)范圍；4.占地面積小，安裝方便，設(shè)備采用油浸方式，自然冷卻；5.諧波小，對電網(wǎng)無污染，對現(xiàn)有電容器組無任何不良影響，便于改造場合充分利用現(xiàn)有設(shè)備；6.過載能力強,可實現(xiàn)100%過載30秒,40%過載半小時；7.損耗小，大容量MCR，損耗小于0.5%，一般可以實現(xiàn)0.8-1.5% ;8.過壓能力強，限壓能力好，具有天然的自動限壓能力；9.對環(huán)境及人體無電磁污染。


圖I為本發(fā)明的原理2為本發(fā)明A相電抗器的原理框3為信號采集單元的原理框圖
具體實施例方式下面參照說明書附圖對本發(fā)明做以下詳細的說明—種基于磁控電抗器的動態(tài)無功補償系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括介于用電設(shè)備線路上的用于無功補償及諧波濾波的無源濾波器FC和用于平衡感性負載的磁控電抗器MCR ；所述的無源濾波器FC設(shè)置有與用電設(shè)備線路相接的濾波電抗器和濾波電容器； 所述的無源濾波器FC包括設(shè)置于用電設(shè)備線路火線、地線上的電抗器LH1、LH2和電容器Cl、C2，設(shè)置于零線上的電容器C3。所述的磁控電抗器MCR為三相磁控電抗器，包括電抗器繞組C、整流可控硅控制器B以及觸發(fā)控制器A ;每相電控器繞組由L1-L6組成，整流可控硅控制器B由可控硅T1、T2、二極管0、電容(1、02、03、電阻1 1、1 2、1 3組成，觸發(fā)控制器A由控制系統(tǒng)，與控制系統(tǒng)相接的信號采集處理單元、顯示器、通訊接口以及觸發(fā)信號發(fā)生器；所述的信號采集處理單元包括外接線路電壓檢測單元、用電設(shè)備線路電壓檢測單元、外接線路電流檢測單元以及用電設(shè)備線路電流檢測單元；所述的外接線路電壓檢測單元、用電設(shè)備線路電壓檢測單元、外接線路電流檢測單元以及用電設(shè)備線路電流檢測單元分別設(shè)置有依次相接的信號采集單元、隔離與調(diào)理模擬量模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊將信號傳輸至控制系統(tǒng)；其中，LI和L5線頭并接，L4和L6線尾并接，LU L2的中間抽頭接可控硅Tl的陽極形成整流電路，L2的尾端、L6的首端并接續(xù)流二極管D的下極，L3的首端、L5的尾端并接續(xù)流二極管D的負極和可控硅Tl、T2的陰極，電容、電阻Cl、Rl，C2、R2，C3、R3分別接可控硅T1、T2的陰極陽極和二極管D的正負極，可控硅T1、T2的控制機分別接觸發(fā)信號發(fā)生器的輸出端。所述的電控器的鐵芯設(shè)置為并列兩排，每排設(shè)置有三個。工作過程如下高壓側(cè)電壓經(jīng)過主變壓器Tl后變?yōu)榈蛪簜?cè)用電設(shè)備線路，F(xiàn)C主要由濾波電容器，濾波電抗器構(gòu)成，精密調(diào)諧后可使濾波器對某一頻率的高次諧波電流呈現(xiàn)低阻抗，從而起到就地吸收諧波電流的目的。外接線路的電壓經(jīng)過檢測接口轉(zhuǎn)化成低壓信號Ual，UbI，UcI，外接線路的電流經(jīng)過檢測接口轉(zhuǎn)化成電流信號Ial、IbI、IcI，用電設(shè)備的電壓經(jīng)過檢測接口轉(zhuǎn)化成低壓信號Ua2、Ub2、Uc2，用電設(shè)備的電流經(jīng)過檢測接口轉(zhuǎn)化成電流信號lag，Ib2，Ic2 ;上述各種信號輸入到控制系統(tǒng)進行濾波、放大，轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)可接受信號，通過分析處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換，計算出系統(tǒng)需要的無功功率補償量、各次諧波含量等參數(shù)；控制系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果輸出可控硅控制信號，經(jīng)過觸發(fā)信號發(fā)生器發(fā)出觸發(fā)脈沖信號以改變整流控制器B中可控硅Tl、T2的導(dǎo)通角a ；電源電壓正半周觸發(fā)導(dǎo)通可控硅Tl，在回路中產(chǎn)生勵磁電流；電源電壓負半周觸發(fā)導(dǎo)通可控硅T2，在回路中產(chǎn)生勵磁電流；一個周期內(nèi)電源電壓輪流觸發(fā)導(dǎo)通可控硅Tl，T2，經(jīng)過二極管D續(xù)流產(chǎn)生連續(xù)的勵磁電流；勵磁電流的大小取決于可控娃控制導(dǎo)通角a的大小，a越小產(chǎn)生的勵磁電流越大,使電抗器鐵心的磁化程度加強，電抗器電抗值變小而輸出電流變大；a越大產(chǎn)生的勵磁電流越小，使電抗器鐵心的磁化程度減弱，電抗器電抗值變大而輸出電流變??；由此實現(xiàn)了通過改變可控硅Tl、T2控制導(dǎo)通角a，可以平滑調(diào)節(jié)電抗器的容量，并且可以根據(jù)設(shè)定鐵芯的磁化程度以滿足電抗器對調(diào)節(jié)速度的要求。 ·
權(quán)利要求
1.一種基于磁控電抗器的動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于所述的系統(tǒng)包括用于無功補償及諧波濾波的無源濾波器FC和用于平衡感性負載的磁控電抗器MCR;所述的無源濾波器FC設(shè)置有與用電設(shè)備線路相接的濾波電抗器和濾波電容器；所述的磁控電抗器MCR為三相磁控電抗器，包括電抗器繞組C、整流可控硅控制器B以及觸發(fā)控制器A ;每相電控器繞組由L1-L6組成，整流可控硅控制器B由可控硅！1、12、二極管0、電容(1、02、03、電阻1 1、R2、R3組成，觸發(fā)控制器A由控制系統(tǒng)，與控制系統(tǒng)相接的信號采集處理單元、顯示器、通訊接口以及觸發(fā)信號發(fā)生器；其中，LI和L5線頭并接，L4和L6線尾并接，L1、L2的中間抽頭接可控硅Tl的陽極形成整流電路，L2的尾端、L6的首端并接續(xù)流二極管D的正極，L3的首端、L5的尾端并接續(xù)流二極管D的負極和可控硅Tl、T2的陰極，電容、電阻Cl、Rl，C2、R2，C3、R3分別接可控硅Tl、T2的陰極陽極和二極管D的正負極，可控硅Tl、T2的控制機分別接觸發(fā)信號發(fā)生器的輸出端。
2.如權(quán)利要求I所述的基于磁控電抗器的動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于所述的無源濾波器FC包括設(shè)置于用電設(shè)備線路火線、地線上的電抗器和電容器，設(shè)置于零線上的電容器。
3.如權(quán)利要求I或2所述的基于磁控電抗器的動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于所述的電控器的鐵芯設(shè)置為并列兩排，每排設(shè)置有三個。
4.如權(quán)利要求I或2所述的基于磁控電抗器的動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于所述的信號采集處理單元包括外接線路電壓檢測單元、用電設(shè)備線路電壓檢測單元、外接線路電流檢測單元以及用電設(shè)備線路電流檢測單元。
5.如權(quán)利要求4所述的基于磁控電抗器的動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于所述的外接線路電壓檢測單元、用電設(shè)備線路電壓檢測單元、外接線路電流檢測單元以及用電設(shè)備線路電流檢測單元分別設(shè)置有依次相接的信號采集單元、隔離與調(diào)理模擬量模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊將信號傳輸至控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于磁控電抗器的動態(tài)無功補償系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括用于無功補償及諧波濾波的無源濾波器FC和用于平衡感性負載的磁控電抗器MCR；高度的可靠性，可以實現(xiàn)20年的基本免維護運行，大幅度降低維護、維修成本；快速響應(yīng)能力，響應(yīng)速度可以達到20ms；調(diào)節(jié)范圍大，可以達到100倍以上的調(diào)節(jié)范圍；占地面積小，安裝方便，設(shè)備采用油浸方式，自然冷卻；諧波小，對電網(wǎng)無污染，對現(xiàn)有電容器組無任何不良影響，便于改造場合充分利用現(xiàn)有設(shè)備；過載能力強，可實現(xiàn)100％過載30秒，40％過載半小時；損耗小，大容量MCR，損耗小于0.5％，一般可以實現(xiàn)0.8-1.5％；過壓能力強，限壓能力好，具有天然的自動限壓能力；對環(huán)境及人體無電磁污染。
文檔編號H02J3/18GK102810867SQ20111014068
公開日2012年12月5日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者曹修亭 申請人:青島海電電氣有限公司