一種用于提高商業(yè)及居民用電電器無功功率的裝置的制造方法
【專利摘要】一種提高商業(yè)及居民用電電器無功功率的裝置。其包括電壓互感器PT、電流互感器CT、電容器C、第一電容器C1、電抗器L、第一電抗器L1、熔斷器Fu、第一熔斷器Fu1、開關P、第一開關P1、放電線圈LD、第一放電線圈LD1、第一可控硅V1、第二可控硅V2、微機實測裝置CPU；本發(fā)明效果：可減少高次諧波對電器造成的危害，減少電器發(fā)熱，延長使用壽命，可把現(xiàn)有的商業(yè)和居民用電電器的功率因數(shù)從0.6～0.7提高到0.95以上，有效補償無功損耗，可節(jié)電10％以上，可見節(jié)電的技術經(jīng)濟效益非常巨大。
【專利說明】
一種用于提高商業(yè)及居民用電電器無功功率的裝置
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于電網(wǎng)無功補償技術領域，特別是涉及一種提高商業(yè)及居民用電電器無 功功率的裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，用電負荷在不斷增加，由于無功消耗越來 越大，系統(tǒng)需要補償?shù)臒o功功率也越來越多，因此，近年來，城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造及變壓器增容等 電網(wǎng)的改造壓力也越來越大，這都給供電部門的工作及人民的生活帶來了諸多不便。
[0003] 目前商業(yè)及居民用電的情況存在以下問題：
[0004] (1)商業(yè)及居民用電量約占電網(wǎng)總容量的30%_40%，而且用電量隨著每日的峰谷 及季節(jié)的變動都有很大變化。
[0005] (2)商業(yè)和居民用電電器的功率因素較低，一般都在0.6~0.7左右，且電器產(chǎn)生的 高次諧波較多，主要為2次及以上高次諧波，這些諧波將導致電壓、電流波形畸變，可使諸如 電視機類電器畫面質(zhì)量較差，雜音加重，使所有電器發(fā)熱、使用效率降低，同時也使電器的 使用壽命減少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種提高商業(yè)及居民用電電器無功功 率的裝置。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供的提高商業(yè)及居民用電電器無功功率的裝置包 括：
[0008] 電壓互感器PT、電流互感器CT、電容器C、第一電容器Cl、電抗器L、第一電抗器Ll、 熔斷器Fu、第一熔斷器Ful、開關P、第一開關P1、放電線圈L D、第一放電線圈Ldi、第一可控硅 VI、第二可控硅V2、微機實測裝置CPU;其中：電壓互感器PT原邊兩端分別與220V電源的相線 L和零線N相連接、其副邊兩端與微機實測裝置CPU的電壓采樣輸入端相連接，微機實測裝置 CPU的電流采樣端與電流互感器CT相連接、微機實測裝置CPU的兩個輸出端分別與第一可控 硅Vl和第二可控硅V2的門極控制端相連接，電流互感器CT安裝在零線N與負載端零線Nl之 間，家用電器作為本裝置的負載連接在相線L和負載端零線Nl之間；
[0009] 電容器C、電抗器U熔斷器Fu、開關P、放電線圈LD、第一可控硅Vl和第二可控硅V2 組成動態(tài)補償裝置ro，其中：第一可控硅Vi與第二可控硅V2反相并聯(lián)，組成可控硅支路；電 容器C與熔斷器Fu相互串聯(lián)組成串聯(lián)支路，串聯(lián)支路的熔斷器Fu-端通過開關P與相線L連 接，串聯(lián)支路的電容器C 一端依次通過電抗器L和可控硅支路與負載端零線Nl連接;放電線 圈Ld與串聯(lián)支路相并聯(lián)；
[00?0] 第一電容器Cl、第一電抗器Ll、第一恪斷器Ful、第一開關Pl和第一放電線圈Ldi組 成靜態(tài)補償裝置TSC，其中：第一電容器Cl與第一熔斷器Ful相互串聯(lián)組成第一串聯(lián)支路，第 一串聯(lián)支路的第一恪斷器Ful-端依次通過第一電抗器Ll和第一開關Pl與相線L連接，第一 串聯(lián)支路的第一電容器Cl 一端與負載端零線NI連接;第一放電線圈Ldi與第一串聯(lián)支路相并 聯(lián)；
[0011] 所述的電壓互感器PT用于采集220V電源的電壓信號，電流互感器CT用于采集220V 電源零線上的電流信號。
[0012] 所述的第一電容器Cl和第一電抗器Ll組成3次諧波過濾器，電容器C和電抗器L組 成5次諧波過濾器。
[0013] 本發(fā)明提供的提高商業(yè)及居民用電電器無功功率的裝置的效果:可以減少高次諧 波對電器造成的危害，減少電器發(fā)熱，延長使用壽命，同時，還可以把現(xiàn)有的商業(yè)和居民用 電電器的功率因數(shù)從〇.6~0.7提高到0.95以上，有效補償無功損耗，可節(jié)電10%以上。以天 津電網(wǎng)為例：電網(wǎng)容量約為1200萬千瓦，民用負荷為1200*0.4 = 480萬千瓦，若使用此裝置 后以節(jié)電率為10%計算，則可節(jié)電：480*10% =48萬千瓦，可見節(jié)電的技術經(jīng)濟效益非常巨 大。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明提供的提高商業(yè)及居民用電電器無功功率的裝置的電路圖。
[0015] 圖2為電源的電壓波形和電流波形圖。
[0016]圖3為本裝置的無功補償原理圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的提高商業(yè)及居民用電電器無功功率 的裝置進行詳細說明。
[0018] 如圖1所示，本發(fā)明提供的提高商業(yè)及居民用電電器無功功率的裝置包括：
[0019] 電壓互感器PT、電流互感器CT、電容器C、第一電容器Cl、電抗器L、第一電抗器Ll、 恪斷器Fu、第一恪斷器Ful、開關P、第一開關Pl、放電線圈Ld、第一放電線圈Ldi、第一可控娃 VI、第二可控硅V2、微機實測裝置CPU;其中：電壓互感器PT原邊兩端分別與220V電源的相線 L和零線N相連接、其副邊兩端與微機實測裝置CPU的電壓采樣輸入端相連接，微機實測裝置 CPU的電流采樣端與電流互感器CT相連接、微機實測裝置CPU的兩個輸出端分別與第一可控 硅Vl和第二可控硅V2的門極控制端相連接，電流互感器CT安裝在零線N與負載端零線Nl之 間，家用電器作為本裝置的負載連接在相線L和負載端零線Nl之間；
[0020] 電容器C、電抗器U熔斷器Fu、開關P、放電線圈Ld、第一可控硅Vl和第二可控硅V2 組成動態(tài)補償裝置ro，其中：第一可控硅Vi與第二可控硅V2反相并聯(lián)，組成可控硅支路；電 容器C與熔斷器Fu相互串聯(lián)組成串聯(lián)支路，串聯(lián)支路的熔斷器Fu-端通過開關P與相線L連 接，串聯(lián)支路的電容器C 一端依次通過電抗器L和可控硅支路與負載端零線Nl連接;放電線 圈Ld與串聯(lián)支路相并聯(lián)；
[0021 ] 第一電容器Cl、第一電抗器Ll、第一恪斷器Ful、第一開關Pl和第一放電線圈Ldi組 成靜態(tài)補償裝置TSC，其中：第一電容器Cl與第一熔斷器Ful相互串聯(lián)組成第一串聯(lián)支路，第 一串聯(lián)支路的第一恪斷器Ful-端依次通過第一電抗器Ll和第一開關Pl與相線L連接，第一 串聯(lián)支路的第一電容器Cl 一端與負載端零線Nl連接;第一放電線圈Ldi與第一串聯(lián)支路相并 聯(lián)；
[0022] 所述的電壓互感器PT用于采集220V電源的電壓信號，電流互感器CT用于采集220V 電源零線上的電流信號。
[0023] 靜態(tài)無功裝置ro可以將功率因數(shù)提高到0.8~0.9左右，動態(tài)無功補償裝置TSC將 電器的功率因數(shù)提高到0.96及以上;所述的第一電容器Cl和第一電抗器Ll組成3次諧波過 濾器，電容器C和電抗器L組成5次諧波過濾器。
[0024] 電流I滯后于電壓U的夾角即為功率因數(shù)COS#中的#角（如圖2所示），圖1中微機實 測裝置CPU測得電壓U和電流I之間的夾角即為功率因數(shù)C0S#中的0角。#角變化，功率因數(shù) 也在變化。用實測得到的C()S《與預先設定值0.95~0.99進行比較，若有差異通過調(diào)節(jié) 可控硅的移相角的大小來調(diào)節(jié)電容器C中流過的電流，實現(xiàn)無級平滑調(diào)節(jié)無功功率的目的， 保證(」()80在〇. 95~0.99附近。
[0025] 居民用電電器無功補償計算舉例：
[0026]設家用電器容量為：
[0027] P = lkwa)S0=(). 7則(6=45,5°，S=P/ a)S0=l/(). 7=1.，丨2kV/\,如圖3所示；
[0028] 因 tgftg'li7). 3°.. =QZPs^l,.則'Q=Pt.g0=l kv;u，.
[0029] 若將功率因數(shù)提高，CQSfl=O. 96,則(6=16°，Sl=P/ CQS01=1/O. 96=1. 04 kVA,
[0030] Ql- Sl*Sin01-l. (M* SinKi5 -0.28 kvar,
[0031] Q2 = Q-Q1 = 1-0.28 = 0.72kvar
[0032] 在原理接線圖 I中，因 Qc = Uec*Iec = Iec*Iec*Xc = Uec*Uec/Xc = 2JTfC*Uec*Uec* 10-3
[0033] 得C = Qc/2JTf*Uec*Uec*10-3 = 48uf
[0034] (其中，Uec = 220V = 0.22kV，Xc = 2JifC = 0.314C)
[0035] 將COS0從0 · 7提高到0 · 85時，COS^=O. 85則(6=32 °
[0036] Q=IHgc= 1*0. 62=0. 62kvar.
[0037] Q2 = Q-Ql = I -0.62 = 0.38kvar
[0038] Cl = Q2/23if*Uec*Uec*10-3 = 25uf I lec = 2Jif*Cl*Uec*10-3 = 0·314*25*0.22*10 -3 = 1·7Α
[0039] CO = C-Cl =48-25 = 23uf I0ec = 2JTfC*Uec = 0·314*23*0.22 = 1.6A〇
[0040] 本裝置利用在電網(wǎng)負荷端用電電器處裝設無功補償裝置、在商業(yè)及居民用電電器 上裝設靜態(tài)無功補償裝置Cl及動態(tài)無功補償裝置TSC的技術，通過靜態(tài)無功補償能將電器 的功率因數(shù)從0.6~0.7提高到0.8~0.9左右，而動態(tài)無功補償通過調(diào)整可控硅開放角達到 調(diào)節(jié)電容C無功電流的輸出，能將功率因數(shù)提高到0.96及以上。本裝置既可以在負荷終端商 業(yè)及居民用電處提供無功補償，又能實現(xiàn)電器的將損節(jié)能、消除諧波等綜合效用，從而有效 地提高這些電器的利用率。
【主權項】
1. 一種提高商業(yè)及居民用電電器無功功率的裝置，其特征在于:所述的提高商業(yè)及居 民用電電器無功功率的裝置包括： 電壓互感器PT、電流互感器CT、電容器C、第一電容器C1、電抗器L、第一電抗器L1、熔斷 器Fu、第一恪斷器Ful、開關P、第一開關Pl、放電線圈Ld、第一放電線圈Ldi、第一可控娃Vl、第 二可控硅V2、微機實測裝置CPU;其中：電壓互感器PT原邊兩端分別與220V電源的相線L和零 線N相連接、其副邊兩端與微機實測裝置CPU的電壓采樣輸入端相連接，微機實測裝置CPU的 電流采樣端與電流互感器CT相連接、微機實測裝置CPU的兩個輸出端分別與第一可控硅Vl 和第二可控硅V2的門極控制端相連接，電流互感器CT安裝在零線N與負載端零線Nl之間，家 用電器作為本裝置的負載連接在相線L和負載端零線Nl之間； 電容器C、電抗器L、熔斷器Fu、開關P、放電線圈Ld、第一可控硅Vl和第二可控硅V2組成動 態(tài)補償裝置Π )，其中：第一可控硅Vl與第二可控硅V2反相并聯(lián)，組成可控硅支路；電容器C與 熔斷器Fu相互串聯(lián)組成串聯(lián)支路，串聯(lián)支路的熔斷器Fu-端通過開關P與相線L連接，串聯(lián) 支路的電容器C 一端依次通過電抗器L和可控硅支路與負載端零線Nl連接;放電線圈Ld與串 聯(lián)支路相并聯(lián)； 第一電容器Cl、第一電抗器Ll、第一恪斷器Ful、第一開關Pl和第一放電線圈Ldi組成靜 態(tài)補償裝置TSC，其中：第一電容器Cl與第一熔斷器Fu 1相互串聯(lián)組成第一串聯(lián)支路，第一串 聯(lián)支路的第一熔斷器Ful-端依次通過第一電抗器Ll和第一開關Pl與相線L連接，第一串聯(lián) 支路的第一電容器Cl 一端與負載端零線Nl連接;第一放電線圈LdI與第一串聯(lián)支路相并聯(lián)； 所述的電壓互感器PT用于采集220V電源的電壓信號，電流互感器CT用于采集220V電源 零線上的電流信號。2. 根據(jù)權利要求1所述的提高商業(yè)及居民用電電器無功功率的裝置，其特征在于:所述 的第一電容器Cl和第一電抗器Ll組成3次諧波過濾器，電容器C和電抗器L組成5次諧波過濾 器。
【文檔編號】H02J3/18GK105914756SQ201610268652
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】寧景云, 郭冰, 陳釗, 胡巖彬, 寧寧, 寧, 寧一
【申請人】國網(wǎng)天津市電力公司, 國家電網(wǎng)公司