專利名稱：低壓抗諧波動態(tài)無功補償裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于交流配電網絡的裝置，尤其涉及減少電網諧波及補償無功 功率的裝置。
背景技術：
當前工業(yè)和民用電設備中，產生諧波的用電設備很多，如各種電爐、電焊、 電解、變頻空調等設備，用電時均產生大量諧波。電網中諧波大量存在，不僅 增加電網和其它用電設備附加損耗，使一些自動控制系統(tǒng)不能正常工作，還引 起現有的低壓無功補償裝置損壞。為了減少電網損耗，電力部門要求用電戶功
率因數補償到0.9以上。因此，如何解決低壓無功補償裝置安全、可靠運行， 是當前亟待解決的問題。從上世紀80年代開始采用接觸器投切補償電容器，其 缺陷是投入時合閘涌流大，斷開時操作過電壓高，接觸器和電容器使用壽命短。 負荷波動較大時，接觸器和電容器4 6個月就會損壞。電網諧波較大時，投入 2小時，電容器就燒壞。
上世紀90年代末期，開始逐步采用晶閘管無觸點開關投切補償電容器，采 集交流電壓正弦波的過零點和交流電流正弦波的過零點，由電流和電壓過零點 時間差計算出當時的功率因數，與設定的功率因數進行比較，來確定補償容量， 再通過觸發(fā)板和晶間管無觸點開關，投切補償電容器，達到提高和穩(wěn)定功軍因 數。這種裝置雖無合閘時的涌流、斷開時的操作過電壓，但仍存在缺陷，當電 網存在大量諧波時，在基波上疊加2次、3次、5次、7次、ll次....等高次諧 波。在基波半個周期內的過零點改變，檢測后按過零點計算出的功率因數，不 是基波功率因數。因而引起輸出回數突然增加或減少，無功補償控制器上功率 因數顯示值忽高忽低，不停地跳動。整個系統(tǒng)不能正常工作，也不能按功率因 數高低來投切補償電容器。當電網諧波較大時，補償裝置可靠性差，還是容易 損壞。此類補償裝置，有的在電容器上串有鐵芯電抗器，但當電網諧波量較大 時，還是不能安全可靠地運行。此外，電氣控制柜每組電子開關裝在一個單獨 的鋁合金散熱器上，單獨設一只冷卻風機，共8組晶閘管就需8只散熱器和8 臺冷卻風機。設備多，體積大、投資費用高。 發(fā)明內容
為了克服現有技術存在的缺陷，本實用新型的目的是提供一種低壓抗諧波動態(tài)無功補償裝置。在電網存在大量諧波的條件下能正?？煽抗ぷ?，除避免補 償電容器投入時出現的合閘涌流、斷開時的操作過電壓外，還能抵抗諧波對補 償裝置的損害，設備使用壽命長、維護工作少。
低壓抗諧波動態(tài)無功補償裝置，包括與母線連接的總進線開關1K、支路電
源開關2K、晶閘管無觸點電子開關SCR和補償電容器C裝于電氣控制柜中。其
特點是諧波抑制器兩端分別與晶閘管無觸點電子開關和補償電容器C連接；抗
諧波無功補償控制器電壓信號引自AC380V母線，電流信號引自配電室總進線開 關柜電流互感器CTA二次側，輸出8 16個回路；輸出回路與各回路晶閘管的 觸發(fā)板連接，控制補償電容的投切，以對電網進行動態(tài)無功補償。
上述電氣元件采用常規(guī)的電氣連接，固定在通用的電氣柜中，特點是電氣 柜豎直設置管狀鋁合金散熱器，晶閘管分組成串地固定在散熱器上，散熱器上 方設冷卻風機，由一臺風機集中排風散熱。
本實用新型進一步改進，所述抗諧波無功補償控制器，采集整個波形，半 周波采集數拾點，經數據處理，計算出基波波形和諧波畸變率。根據計算出的 電壓、電流基波波形及當時的功率因數，再與設定的功率因數目標值比較，以 確定輸出回路數增加或減少。即使在電網諧波畸變率達30%時，也能正?？煽康?工作。
本實用新型進一步改進，所述諧波抑制器，采用高導磁率磁性材料，導磁 率高于硅鋼片的導磁率的8倍以上。對2次、3次諧波抑制作用強，能將諧波電 流抑制在電容器額定電流的20%以內。
使用時，本裝置接入電網中，抗諧波無功補償控制器處于"手動"位置， 合上總進線開關和各支路電源開關，操作控制器觸摸鍵，使其處于"自動"位 置，系統(tǒng)投入自動工作。當電網功率因數低于設定值時，根據所需的無功補償 量，投入l組或多組電容器對電網進行無功補償。
與現有技術相比，優(yōu)點是抗諧波無功補償控制器檢測精度高、輸出穩(wěn)定， 不受電網諧波影響，諧波抑制器性能穩(wěn)定、不飽和、有效阻止諧波損壞電容器。 晶閘管無觸點交流電子開關準確控電容器在電流正弦波過零時投入或切除，不 產生合閘涌流，也不產生切除時操作過電壓，保證本裝置穩(wěn)定、安全、可靠地 運行;電容器及晶閘管電子開關使用壽命長、維護量少；采用豎直設置管狀散 熱器，晶閘管分組成串地固定在散熱器上，冷卻風機設在散熱器上方，集中冷 卻，諧波抑制器和柜體體積小，柜內布置緊湊，減少設備臺數、節(jié)省投資，單 柜安裝電容器容量最大可達400千乏。

下面對照附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1是低壓抗諧波動態(tài)無功補償裝置電氣原理圖。
圖2是低壓抗諧波動態(tài)無功補償裝置電氣控制柜結構示意圖。 圖3是圖2之側視圖。
具體實施方式

由圖l、圖2、圖3可以看出，本裝置總進線開關l進線端接自AC380V母 線，出線端經豎母線接至各補償支路電源開關2、晶閘管交流無觸點電子開關3、 無觸點電子開關出線接至新型諧波抑制器4，補償電容器5 "星"形連接與諧波 抑制器4出線端連接?？怪C波無功補償控制器6輸入端電壓信號引自AC380V母 線11，電流信號引自配電室總進線開關柜電流互感器12 二次側；抗諧波無功補 償控制器6輸出端與8個回路晶閘管無觸點電子開關的觸發(fā)板7連接。晶閘管 分組成串地固定在豎直設置的管狀散熱器8上，散熱器8上方各自設置風機9 進行排風冷卻。上述各元件固裝在電氣控制柜10中。其工作過程是這樣的。
先設定功率因數值，如面4)=0.95，如檢測當時的cos4^0.82，則控制器 6于設定的1秒后，輸出端"1"輸出高電位，第1回路晶閘管交流無觸點開關 SCR，導通，第1組補償電容器C，投入?？刂破?繼續(xù)檢測當時的功率因數， 若此時cos4^0.88，經設定的l秒后控制器6輸出端"2"也變?yōu)楦唠娢?、? 回路SCRs導通，第2組補償電容器Cs也投入運行。控制器6繼續(xù)檢測當時的 功率因數，若此時cos 4> =0.945，已接近設定值0.95，控制器6就保持輸出端
"1"、 "2"端高電位，也就保持第l、 2組補償電容器d 、 C2投入運行。若因 負荷波動，檢測到cos4^0.89， l秒后，控制器6輸出端"3"也變?yōu)楦唠娢弧?第3回路晶閘管SCR3導通，第3組補償電容器C3投入運行?？刂破?繼續(xù)檢 測當時的功率因數，若cos 4>=0. 952，與設定值0. 95接近，控制器6輸出端"1"、
"2"、 "3"保持高電位，第l、第2、第3組電容器d 、 C2 、 C3保持投入運 行狀態(tài)。若因負荷減少，控制器6檢測到cos小二0.97， l秒后，控制器6輸出 端"l"變?yōu)榈碗娢?，?組電容器C，切除?？刂破?繼續(xù)檢測當時的功率因 數，若cos4^0.947 (接近設定值0.95)，控制器6輸出端"2"、 "3"保持高電 位，第2、第3組電容器Cs 、 C3保持投入運行狀態(tài)。如此不斷檢測、控制， 根據負荷變化，改變補償電容器5的投入組數，使功率因數始終保持在設定值 cos4^0.95左右。裝置穩(wěn)定，安全可靠地運行。
權利要求1、低壓抗諧波動態(tài)無功補償裝置，包括與母線連接的總進線開關(1)、支路電源開關(2)、晶閘管無觸點電子開關(3)和補償電容器(5)裝于電氣控制柜(10)中，其特征在于諧波抑制器(4)兩端分別與晶閘管無觸點電子開關(3)和補償電容器(5)連接；抗諧波無功補償控制器(6)的電壓信號引自AC380V母線，電流信號引自配電室總進線開關柜電流互感器二次側，輸出8～16個回路；輸出回路與晶閘管觸發(fā)板(7)連接，控制補償電容器(5)的投切，以對電網進行動態(tài)無功補償。
2、 根據權利要求1所述低壓抗諧波動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述 的每組晶閘管無觸點電子開關(3)由三個晶閘管組成。
3、 根據權利要求1所述低壓抗諧波動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述 抗諧波動態(tài)無功補償控制器(6)采集整個波形，半周波采集數拾點，計算出 基波波形、諧波畸變率和當時的功率因數值與設定值比較，以確定無功補償
4、 根據權利要求l所述低壓抗諧波動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述 諧波抑制器(4)采用高導磁率磁性材料。
5、 根據權利要求1所述低壓抗諧波動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所迖 晶閘管分組成串地固定在豎直設置的管狀鋁合金散熱器(8)上，冷卻風機(9) 設在散熱器上方，集中排風冷卻。
專利摘要低壓抗諧波動態(tài)無功補償裝置，屬于交流配電網絡的裝置，尤其涉及減少電網諧波及補償無功功率的裝置。該裝置包括與母線連接的總進線開關、支路電源開關、晶閘管和補償電容器，裝于電氣控制柜中。特點是諧波抑制器兩端分別與晶閘管無觸點電子開關和補償電容器連接；抗諧波無功補償控制器的電壓信號引自AC380V母線，電流信號引自配電室總進線開關柜電流互感器二次側，輸出8～16個回路，輸出回路與各回路晶閘管的觸發(fā)板連接，控制補償電容器的投切，對電網進行動態(tài)補償。優(yōu)點是電容器在投切時不產生合閘涌流和操作過電壓，諧波抑制器有效阻止諧波損壞電容器，穩(wěn)定、安全可靠地進行無功補償；電容器及晶閘管使用壽命長、維護量少；電氣柜布置緊湊，設備少，投資省，單機安裝電容器容量增大。
文檔編號H02J3/18GK201360151SQ20092014302
公開日2009年12月9日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權日2009年2月13日
發(fā)明者鄭學超 申請人:鄭學超