專利名稱：一種整流變配套濾波補(bǔ)償節(jié)能成套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于濾波補(bǔ)償裝置，具體涉及一種整流變配套濾波補(bǔ)償節(jié)能成套裝置。
背景技術(shù)：
整流變壓器是整流設(shè)備的電源變壓器。整流設(shè)備的特點(diǎn)是原方輸入電流，而副方通過(guò)整流原件后輸出直流。變流是整流、逆流和變頻三種工作方式的總稱，整流是其中應(yīng)用最廣泛的一種。作為整流裝置電源用的變壓器稱為整流變壓器。整流變壓器就是降壓變壓器，降到所需電壓后再用半導(dǎo)體管整流，整流變壓器和普通變壓器的原理相同。變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的一種變換交流電壓的設(shè)備。變壓器一般有初線和次級(jí)兩個(gè)互相獨(dú)立繞組，這兩個(gè)繞組共用一個(gè)鐵芯。變壓器初級(jí)繞組接通交流電源，在繞組內(nèi)流過(guò)交變電流產(chǎn)生磁勢(shì)，于是在閉合鐵芯中就有交變磁通。初、次級(jí)繞組切割磁力線，在次級(jí)就能感應(yīng)出相同頻率的交流電。變壓器的初，次級(jí)繞組的匝數(shù)比等于電壓比。如一個(gè)變壓器的初級(jí)繞組是440匝，次級(jí)是220匝。初級(jí)輸入電壓為220V，在變壓器的次就能得到IlOV的輸出電壓。 有的變壓器可以有多個(gè)次級(jí)繞組和抽頭。這樣就可以獲得多個(gè)輸出電壓了。工業(yè)用的整流直流電源大部分都是由交流電網(wǎng)通過(guò)整流變壓器與整流設(shè)備而得到的。諧波主要是由稱為諧波源的大功率換流設(shè)備(包括化工電解整流設(shè)備)及其它非線性負(fù)荷產(chǎn)生，諧波源產(chǎn)生的諧波不但危及電網(wǎng)及其它電力用戶而且也危及自身，因此諧波的治理是十分必要且有實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益的。在我國(guó)，大部分鋁電解整流系統(tǒng)，尤其是晶閘管整流系統(tǒng)，出于消除或降低某次電力諧波的需要，往往在系統(tǒng)的交流側(cè)裝配有相應(yīng)的電力諧波濾波器；同時(shí)充分利用濾波器中電容器的無(wú)功補(bǔ)償作用，用之提高整流系統(tǒng)的功率因數(shù)，以達(dá)到優(yōu)化供電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的目的。然而從整流系統(tǒng)直流輸出的升、降運(yùn)行的角度而言，必須認(rèn)真論證的是何時(shí)投、切諧波濾波器組，方能避免系統(tǒng)諧振，確保電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，并使無(wú)功得到最適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償；否則，補(bǔ)償電容組將工作在諧波共振或放大狀態(tài)， 造成開(kāi)關(guān)分合過(guò)程中容易使開(kāi)關(guān)觸頭加速損壞，甚至使開(kāi)關(guān)爆炸，從而對(duì)電網(wǎng)造成沖擊， 引發(fā)其它意想不到的事故發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種可靠性高、能夠抑制回路過(guò)電壓和大電流沖擊的整流變配套濾波補(bǔ)償節(jié)能成套裝置。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案
一種整流變配套濾波補(bǔ)償節(jié)能成套裝置，包括濾波支路和控制器，其特征在于本裝置由5次、7次、11次三條濾波支路構(gòu)成，每條濾波支路均由晶閘管閥組、電抗器、噴逐式熔斷器以及電容器一串聯(lián)而成，所述晶閘管閥組兩端并聯(lián)一個(gè)阻容吸收器，所述噴逐式熔斷器的輸入端和電容器一的輸出端之間并聯(lián)一個(gè)放電線圈，所述晶閘管閥組與電抗器之間并聯(lián)一個(gè)接地的避雷器，每條濾波支路晶間管閥組的輸入端分別與系統(tǒng)母線相連，控制器的一端與系統(tǒng)母線電連接，控制器的另一端與每條濾波支路的晶閘管閥組電連接，控制器采集
3系統(tǒng)母線三相電流電壓信號(hào)然后送至晶閘管閥組進(jìn)行控制。所述阻容吸收器由電阻和電容器二串聯(lián)而成。所述晶閘管閥組由兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成。所述控制器采用32位ARM微處理器芯片。所述所述電容器一和電容器二選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器，所述電抗器為干式鐵芯濾波電抗器。所述噴逐式斷路器采用真空斷路器。本發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下有益效果濾波支路的設(shè)計(jì)原理是利用電容器電抗器串聯(lián)支路針對(duì)某次諧波的阻抗為零，該次諧波通過(guò)電容電抗支路導(dǎo)離電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)不受該次諧波的危害，因此本發(fā)明所述的3條支路分別為5次、7次、11次三條濾波支路。濾波補(bǔ)償裝置投入運(yùn)行后，功率因素達(dá)到0.95以上，諧波濾除率大于50%，變壓器利用率提高30 40%，即視在功率下降30 40% ；不但凈化了電網(wǎng)，同時(shí)起到節(jié)能降耗作用，加入了阻容吸收器和晶閘管閥組，這樣在電容器組投切過(guò)程中有效的抑制了回路過(guò)電壓和大電流沖擊，保證了系統(tǒng)更可靠的運(yùn)行。


圖1是本發(fā)明的電路圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，為使本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，既滿足濾波要求又盡可能節(jié)約投資和降低損耗， 需要掌握以下三個(gè)條件(1)系統(tǒng)阻抗(高頻阻抗)及其變化范圍，需要了解系統(tǒng)在各種運(yùn)行方式下的阻抗頻率變化曲線，或者最不利條件時(shí)即最小運(yùn)行方式下的阻抗頻率曲線。(2) 諧波源產(chǎn)生的諧波量，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)綜合確定，由于測(cè)量是隨機(jī)的，具有分散性和不完全性，根據(jù)實(shí)際情況，在實(shí)測(cè)結(jié)果基礎(chǔ)上再考慮一定的余量作為設(shè)計(jì)參數(shù)。(3)諧波限制標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)諧波的限制以我國(guó)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)值。本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)略高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要是考慮負(fù)荷有可能要發(fā)展及留有適當(dāng)?shù)脑６?。本裝置需要在濾除諧波的同時(shí)，提供無(wú)功補(bǔ)償，即本裝置具有濾波和補(bǔ)償雙重作用，確定本裝置容量時(shí)根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償需要確定一定電容量，本裝置的總補(bǔ)償容量確定后，根據(jù)支路諧波電壓基本相等原則，確定低通濾波器各支路容量和高通濾波器容量。對(duì)于N次單調(diào)諧濾波裝置，在一定條件下，單調(diào)諧濾波裝置與系統(tǒng)可能發(fā)生并聯(lián)或串聯(lián)諧振，諧振時(shí)發(fā)生的過(guò)電流和過(guò)電壓將增大損耗，損壞設(shè)備，危害非常嚴(yán)重，因此，必須避免單調(diào)諧濾波裝置與系統(tǒng)發(fā)生諧振現(xiàn)象，濾波裝置的裝設(shè)需要根據(jù)整流裝置產(chǎn)生的諧波次數(shù)及諧波電流值和無(wú)功功率平衡等條件確定，每套濾波裝置裝設(shè)5、7、 11次單通濾波支路，濾波支路的設(shè)計(jì)原理是利用電容器電抗器串聯(lián)支路針對(duì)某次諧波的阻抗為零，該次諧波通過(guò)電容電抗支路導(dǎo)離電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)不受該次諧波的危害，具體地設(shè)計(jì)如下
參見(jiàn)圖1，本發(fā)明包括濾波支路和控制器，本裝置由3條濾波支路構(gòu)成，即對(duì)應(yīng)5、7、11 次單通濾波支路，每條濾波支路均由晶間管閥組1、電抗器2、噴逐式熔斷器3以及電容器一 4串聯(lián)而成，晶閘管閥組1兩端并聯(lián)一個(gè)阻容吸收器5，阻容吸收器5由電阻9和電容器二 10串聯(lián)而成，噴逐式熔斷器3的輸入端和電容器一 4的輸出端之間并聯(lián)一個(gè)放電線圈6，晶閘管閥組1與電抗器2之間并聯(lián)一個(gè)接地的避雷器7，每條濾波支路晶閘管閥組1的輸入端分別與系統(tǒng)母線8相連，控制器的一端與系統(tǒng)母線8電連接，控制器的另一端與每條濾波支路的晶閘管閥組1電連接，控制器采集系統(tǒng)母線8三相電流電壓信號(hào)然后送至晶閘管閥組 1進(jìn)行控制，噴逐式斷路器3采用真空斷路器。避雷器7的作用為，防止操作和雷擊過(guò)電壓，電容器選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器，電容器一 4和電容器二 10選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器，即AFM型濾波電容器，采用金屬化膜，真空浸漬優(yōu)質(zhì)的絕緣油內(nèi)置防爆裝置，安全可靠，電流過(guò)載能力> 1. 51η。電容器在1. 1倍的額定電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行，電容器在1. 3倍的額定電流下長(zhǎng)期運(yùn)行。串聯(lián)電抗器 2為干式鐵芯濾波電抗器，具體可采用三相鐵芯濾波電抗器(LKSG型)，不產(chǎn)生電磁輻射干擾，線性度為1. 81η，三相電感量平衡度<晶閘管閥組1為投切開(kāi)關(guān)，晶閘管閥組1由兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成，晶閘管采用德國(guó)的IXYS元件，晶閘管具有過(guò)零投切無(wú)暫態(tài)過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)先進(jìn)、功能完善、可靠性高、 維護(hù)量?。痪чl管投切電容器組具有無(wú)合閘涌流沖擊，無(wú)電弧重燃，無(wú)操作過(guò)電壓；晶閘管投切電容器組具有快速跟蹤無(wú)功變化，頻繁投切，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，響應(yīng)時(shí)間小于20ms。晶閘管閥組1與控制器電連接，控制器的另一端與系統(tǒng)母線8側(cè)電連接，控制器控制晶閘管閥組1，控制器采用32位ARM微處理器芯片，控制器其結(jié)構(gòu)主要包括電源電路、 顯示電路、按鍵電路、專用電量測(cè)量電路、采樣電路以及CPU，具體控制器的CPU采用32位 ARM微處理器芯片、多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核，由電源電路相各個(gè)其他電路供電，電量測(cè)量電路與采樣電路及CPU相接，采樣電路用于采集變壓器低壓端的電流電壓信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換傳送給電量測(cè)量電路，電量測(cè)量電路將采樣電路送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，與CPU進(jìn)行通訊完成信號(hào)的雙向傳輸，CPU監(jiān)控工作狀態(tài)，將電量測(cè)量電路送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析、邏輯判斷、計(jì)算，以控制裝置的工作狀態(tài)。電量測(cè)量電路采用美國(guó)ANOLOG DEVICE公司生產(chǎn)的ADE7758 型號(hào)的專用電能測(cè)量芯片?？刂破?，功能齊全操作方便，有自動(dòng)報(bào)警裝置，有過(guò)電壓、過(guò)電流、超諧波等各項(xiàng)保護(hù)功能，確保產(chǎn)品所有操作使用監(jiān)控都能在控制室內(nèi)操作。設(shè)備操作方便，安全可靠，具體地說(shuō)，控制器可以選用市面上的一些通用控制器，比如說(shuō)西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7-200可編程控制器或者是華冠公司生產(chǎn)的JKGF系列的控制器。本發(fā)明的有益效果
1)本發(fā)明中采用晶閘管投切開(kāi)關(guān)，用控制器按負(fù)載的諧波電流和功率因數(shù)變化，自動(dòng)跟蹤快速投切，實(shí)現(xiàn)了快速自動(dòng)濾波補(bǔ)償，確保運(yùn)行穩(wěn)定可靠，控制的物理量諧波電流和功率因數(shù)，具有自動(dòng)/手動(dòng)切換功能，保護(hù)功能過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)功能。2)本發(fā)明在晶閘管閥組1并聯(lián)一個(gè)阻容吸收器5，本來(lái)晶閘管閥組的耐壓值為 10KV，所以晶閘管閥組存在當(dāng)然電壓過(guò)大時(shí)損壞的可能，而阻容吸收器5并聯(lián)的作用是對(duì)電壓起到了緩沖的效果，即在電容器組投切過(guò)程中有效的抑制了回路過(guò)電壓和大電流沖擊，保證了系統(tǒng)更可靠的運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種整流變配套濾波補(bǔ)償節(jié)能成套裝置，包括濾波支路和控制器，其特征在于本裝置由5次、7次、11次三條濾波支路構(gòu)成，每條濾波支路均由晶間管閥組(1)、電抗器(2)、 噴逐式熔斷器(3)以及電容器一(4)串聯(lián)而成，所述晶閘管閥組(1)兩端并聯(lián)一個(gè)阻容吸收器(5)，所述噴逐式熔斷器(3)的輸入端和電容器一(4)的輸出端之間并聯(lián)一個(gè)發(fā)電線圈 (6)，所述晶閘管閥組(1)與電抗器(2)之間并聯(lián)一個(gè)接地的避雷器(7)，每條濾波支路晶閘管閥組(1)的輸入端分別與系統(tǒng)母線(8)相連，控制器的一端與系統(tǒng)母線(8)電連接，控制器的另一端與每條濾波支路的晶閘管閥組(1)電連接，控制器采集系統(tǒng)母線(8)三相電流電壓信號(hào)然后送至晶閘管閥組(1)進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整流變配套濾波補(bǔ)償節(jié)能成套裝置，其特征在于所述阻容吸收器(5)由電阻(9)和電容器二(10)串聯(lián)而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種整流變配套濾波補(bǔ)償節(jié)能成套裝置，其特征在于 所述晶閘管閥組(1)由兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種整流變配套濾波補(bǔ)償節(jié)能成套裝置，其特征在于 所述控制器采用32位ARM微處理器芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種整流變配套濾波補(bǔ)償節(jié)能成套裝置，其特征在于 所述電容器一(4)和電容器二(10)選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器，所述電抗器(2)為干式鐵芯濾波電抗器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種整流變配套濾波補(bǔ)償節(jié)能成套裝置，其特征在于 所述噴逐式斷路器(3)采用真空斷路器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種整流變配套濾波補(bǔ)償節(jié)能成套裝置，包括濾波支路和控制器，其特征在于本裝置由5次、7次、11次三條濾波支路構(gòu)成，每條濾波支路均由晶閘管閥組、電抗器、噴逐式熔斷器以及電容器一串聯(lián)而成，所述晶閘管閥組兩端并聯(lián)一個(gè)阻容吸收器，所述噴逐式熔斷器的輸入端和電容器一的輸出端之間并聯(lián)一個(gè)放電線圈，所述晶閘管閥組與電抗器之間并聯(lián)一個(gè)接地的避雷器，每條濾波支路晶閘管閥組的輸入端分別與系統(tǒng)母線相連，控制器的一端與系統(tǒng)母線電連接，控制器的另一端與每條濾波支路的晶閘管閥組電連接，加入了阻容吸收器和晶閘管閥組，這樣在電容器組投切過(guò)程中有效的抑制了回路過(guò)電壓和大電流沖擊，保證了系統(tǒng)更可靠的運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02J3/01GK102332722SQ201110273408
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者童淮安 申請(qǐng)人:童淮安