專利名稱：礦用動態(tài)無功補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
礦用動態(tài)無功補償裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于電力系統(tǒng)的無功補償和諧波濾波技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種礦用動態(tài)無功補償裝置。
背景技術(shù)：
[0002]現(xiàn)有煤礦井下礦用動態(tài)無功補償裝置電氣電路圖在補償效果和安全運行方面存在一些問題，主要表現(xiàn)如下[0003]I、投切過程涌流大，沖擊大，投切響應(yīng)時間長，補償效果差；[0004]2、大功率晶閘管長期運行的散熱問題；[0005]3、保護配置為非專用的電容保護器，保護內(nèi)容單一，無法進行電容器的短路和零序保護，安全運行系數(shù)低；[0006]4、電容器故障無顯示，當(dāng)發(fā)生故障時，無法分別是哪種故障，不便于工作人員的維護操作。實用新型內(nèi)容[0007]為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種可提高功率因數(shù)、節(jié)約電能以及降低系統(tǒng)損耗的礦用動態(tài)無功補償裝置。[0008]本實用新型的技術(shù)解決方案是本實用新型提供了一種礦用動態(tài)無功補償裝置， 其特殊之處在于所述礦用動態(tài)無功補償裝置包括ABC三相電源側(cè)、隔離開關(guān)、功率因數(shù)控制單元、單相電壓互感器、2控3式復(fù)合開關(guān)、復(fù)合開關(guān)控制器、三相電壓變換器以及電容器組；所述三相電壓變換器包括一次端以及二次端；所述三相電壓變換器的一次端與電容器組并聯(lián)后依次通過2控3式復(fù)合開關(guān)以及隔離開關(guān)接入ABC三相電源側(cè)；所述復(fù)合開關(guān)控制器分別與2控3式復(fù)合開關(guān)和功率因數(shù)控制單元相連；所述隔離開關(guān)通過單相電壓互感器接入功率因數(shù)控制單元；所述功率因數(shù)控制單元接入ABC三相電源側(cè)。[0009]上述2控3式復(fù)合開關(guān)第一晶閘管組、第二晶閘管組、第一接觸器以及第二接觸器；所述第一晶閘管組與第一接觸器并聯(lián)后的一端通過隔離開關(guān)接入A相電源輸入端，另一端接入電容器組；所述第二晶閘管組與第二接觸器并聯(lián)后的一端通過隔離開關(guān)接入C相電源輸入端，另一端接入電容器組；所述B相電源輸入端通過隔離開關(guān)接入電容器組；所述復(fù)合開關(guān)控制器控制第一接觸器以及第二接觸器的開啟或閉合；所述復(fù)合開關(guān)控制器對第一晶閘管組以及第二晶閘管組進行觸發(fā)。[0010]上述復(fù)合開關(guān)控制器包括開關(guān)電源、電壓比較電路、相序檢測電路、A相過零檢測電路、C相過零檢測電路、單片機主控制器、故障復(fù)位輸入端、投切指令接收端、投切使能信號輸入端、接觸器反饋信號輸入端、控制器故障輸出端、接觸器投切電路以及晶閘管過零觸發(fā)電路；所述開關(guān)電源通過電壓比較電路接入單片機主控制器；所述相序檢測電路分別通過A相過零檢測電路以及C相過零檢測電路接入單片機主控制器；所述故障復(fù)位輸入端、 投切指令接收端、投切使能信號輸入端以及接觸器反饋信號輸入端分別接入單片機主控制器；所述單片機主控制器接入控制器故障輸出端、接觸器投切電路以及晶閘管過零觸發(fā)電路；所述接觸器投切電路控制第一接觸器以及第二接觸器的開啟或閉合；所述晶閘管過零觸發(fā)電路對第一晶閘管組以及第二晶閘管組進行觸發(fā)。[0011]上述晶閘管過零觸發(fā)電路包括555定時器以及與555定時器相連的脈沖變壓器； 所述脈沖變壓器對第一晶閘管組以及第二晶閘管組進行觸發(fā)；所述接觸器投切電路包括 ULN2802A芯片以及與ULN2802A芯片相連的中間繼電器；所述中間繼電器控制第一接觸器以及第二接觸器的開啟或閉合。[0012]上述相序檢測電路采用TH221芯片；所述六相過零檢測電路以及C相過零檢測電路均采用TCA785芯片。[0013]上述第一晶閘管組與第二晶閘管組均包括二極管以及與二極管并聯(lián)的晶閘管；所述開關(guān)控制器對晶閘管進行觸發(fā)。[0014]上述礦用動態(tài)無功補償裝置還包括設(shè)置在隔離開關(guān)與2控3式復(fù)合開關(guān)之間的主接觸器；所述隔離開關(guān)通過主接觸器與2控3式復(fù)合開關(guān)相連；所述主接觸器與復(fù)合開關(guān)控制器相連。[0015]上述礦用動態(tài)無功補償裝置還包括設(shè)置在隔離開關(guān)與主接觸器之間的三相電壓互感器；所述三相電壓互感器的二次端連接到復(fù)合開關(guān)控制器。[0016]上述礦用動態(tài)無功補償裝置還包括用于保護電容器組的電容器綜合保護裝置；所述電容器綜合保護裝置與電容器組并聯(lián)后接入2控3式復(fù)合開關(guān)；所述電容器綜合保護裝置與復(fù)合開關(guān)控制器相連。[0017]上述礦用動態(tài)無功補償裝置還包括顯示單元；所述顯示單元包括支路電流測量顯示單元、故障顯示單元以及放電顯示單元；所述故障顯示單元接入電容器綜合保護裝置； 所述放電顯示單元接入三相電壓變換器的二次端；所述支路電流測量顯示單元接入經(jīng)2控 3式復(fù)合開關(guān)后的A相電源輸入端；所述支路電流測量顯示單元是電流表；所述故障顯示單元以及放電顯示單元是LED燈。[0018]本實用新型的優(yōu)點是[0019]本實用新型采用晶閘管閥組和真空接觸器并聯(lián)組成復(fù)合開關(guān)進行電容器組投切和運行，即利用晶閘管閥組具有過零投入和切除電容器組的功能，真空接觸器具有導(dǎo)通功耗小，導(dǎo)通容量大，散熱小的特點。電容器組采用不等容分組方式，即電容器的補償容量是 40kvar、80kvar、160kvar和320kvar,補償級差為40kvar,可實現(xiàn)16種補償容量值，總補償容量可達到640kvar。這樣就提高了補償精度，拓寬了補償范圍，增加了總補償容量。保護配置為電容器專用保護器，可實現(xiàn)電容器的短路故障和零序故障保護功能。電容器專用保護器的故障信息輸出與顯示回路連接，分別顯示短路、過流、零序和缺相保護動作信號，便于工作人員區(qū)分故障類型。本實用新型可使用在煤礦井下660V/1140V電壓等級供電系統(tǒng)中的動態(tài)無功補償，具有提高功率因數(shù)，節(jié)約電能，降低系統(tǒng)損耗的功能。
[0020]圖I是本實用新型所提供的礦用動態(tài)無功補償裝置的電路原理圖；[0021]圖2是本實用新型所采用的復(fù)合開關(guān)控制器的電路原理圖；[0022]其中[0023]I-功率因數(shù)控制單元；2_支路電流測量顯示單元；3_故障顯示單元；4_放電顯示單元；5_復(fù)合開關(guān)控制器；6_電容器綜合保護裝置；7_三相電壓變換器；8_電容器組； 9-復(fù)合開關(guān)；10-主接觸器；11-三相電壓互感器；12-單相電壓互感器；13-隔離開關(guān)。
具體實施方式
[0024]本實用新型提供了一種礦用動態(tài)無功補償裝置，該礦用動態(tài)無功補償裝置包括 ABC三相電源側(cè)、隔離開關(guān)13、功率因數(shù)控制單元I、單相電壓互感器12、2控3式復(fù)合開關(guān)9、復(fù)合開關(guān)9控制器5、三相電壓變換器7以及電容器組8 ;三相電壓變換器7包括一次端以及二次端；三相電壓變換器7的一次端與電容器組8并聯(lián)后依次通過2控3式復(fù)合開關(guān) 9以及隔離開關(guān)13接入ABC三相電源側(cè)；復(fù)合開關(guān)9控制器5分別與2控3式復(fù)合開關(guān)9 和功率因數(shù)控制單元I相連；隔離開關(guān)13通過單相電壓互感器12接入功率因數(shù)控制單元 I ;功率因數(shù)控制單元I接入ABC三相電源側(cè)。[0025]2控3式復(fù)合開關(guān)9第一晶閘管組、第二晶閘管組、第一接觸器以及第二接觸器； 第一晶閘管組與第一接觸器并聯(lián)后的一端通過隔離開關(guān)13接入A相電源輸入端，另一端接入電容器組8 ;第二晶閘管組與第二接觸器并聯(lián)后的一端通過隔離開關(guān)13接入C相電源輸入端，另一端接入電容器組8 ；B相電源輸入端通過隔離開關(guān)13接入電容器組8 ;復(fù)合開關(guān) 9控制器5控制第一接觸器以及第二接觸器的開啟或閉合；復(fù)合開關(guān)9控制器5對第一晶閘管組以及第二晶閘管組進行觸發(fā)。[0026]參見圖2，復(fù)合開關(guān)9控制器5包括開關(guān)電源、電壓比較電路、相序檢測電路、A相過零檢測電路、C相過零檢測電路、單片機主控制器、故障復(fù)位輸入端、投切指令接收端、投切使能信號輸入端、接觸器反饋信號輸入端、控制器故障輸出端、接觸器投切電路以及晶閘管過零觸發(fā)電路；開關(guān)電源通過電壓比較電路接入單片機主控制器；相序檢測電路分別通過A相過零檢測電路以及C相過零檢測電路接入單片機主控制器；故障復(fù)位輸入端、投切指令接收端、投切使能信號輸入端以及接觸器反饋信號輸入端分別接入單片機主控制器；單片機主控制器接入控制器故障輸出端、接觸器投切電路以及晶閘管過零觸發(fā)電路；接觸器投切電路控制第一接觸器以及第二接觸器的開啟或閉合；晶閘管過零觸發(fā)電路對第一晶閘管組以及第二晶閘管組進行觸發(fā)。[0027]晶閘管過零觸發(fā)電路包括555定時器以及與555定時器相連的脈沖變壓器；脈沖變壓器對第一晶閘管組以及第二晶閘管組進行觸發(fā)；接觸器投切電路包括ULN2802A芯片以及與ULN2802A芯片相連的中間繼電器；中間繼電器控制第一接觸器以及第二接觸器的開啟或閉合。[0028]相序檢測電路采用TH221芯片；A相過零檢測電路以及C相過零檢測電路均采用 TCA785 芯片。[0029]第一晶閘管組與第二晶閘管組均包括二極管以及與二極管并聯(lián)的晶閘管；開關(guān)控制器對晶閘管進行觸發(fā)。[0030]礦用動態(tài)無功補償裝置還包括設(shè)置在隔離開關(guān)13與2控3式復(fù)合開關(guān)9之間的主接觸器10 ;隔離開關(guān)13通過主接觸器10與2控3式復(fù)合開關(guān)9相連；主接觸器10與復(fù)合開關(guān)9控制器5相連。[0031]礦用動態(tài)無功補償裝置還包括設(shè)置在隔離開關(guān)13與主接觸器10之間的三相電壓互感器11 ;隔離開關(guān)13通過三相電壓互感器11接入復(fù)合開關(guān)9控制器5。[0032]礦用動態(tài)無功補償裝置還包括用于保護電容器組8的電容器綜合保護裝置6 ;電容器綜合保護裝置6與電容器組8并聯(lián)后接入2控3式復(fù)合開關(guān)9 ；電容器綜合保護裝置6 與復(fù)合開關(guān)9控制器5相連。[0033]礦用動態(tài)無功補償裝置還包括顯示單元；顯示單元包括支路電流測量顯示單元 2、故障顯示單元3以及放電顯示單元4 ;故障顯示單元3接入電容器綜合保護裝置6 ;放電顯示單元4接入三相電壓變換器7的二次端；支路電流測量顯示單元2接入經(jīng)2控3式復(fù)合開關(guān)9后的A相電源輸入端；支路電流測量顯示單元2是電流表；故障顯示單元3以及放電顯示單元4是LED燈。[0034]參見圖1，本實用新型主回路是電源側(cè)連接隔離開關(guān)13，在連接主接觸器10，在連接復(fù)合開關(guān)9，在連接電容器組8，其余是輔助回路。[0035]功率因數(shù)控制單元I的工作電源和電壓采樣均來自于單相電壓互感器12，即工作電源和電壓采樣合二為一。同時又與復(fù)合開關(guān)控制器5連接，作用是將投切命令傳輸給它。[0036]支路電流測量顯示單元2不僅檢測各電容器支路的電流，而且還將各支路電流通過顯示單元予以顯示，便于工作人員實時觀察電容器的運行情況。[0037]電容器綜合保護裝置6與故障顯示單元3連接，用于顯示電容器綜合保護裝置6 的故障信號。同時又與主接觸器10連接，作用是故障發(fā)生時切除主接觸器10，以保護電路中其它設(shè)備的安全。[0038]三相電壓變換器7的一次端與電容器組8連接，其二次端與放電顯示單元4連接， 用于檢測和顯示電容器組8的放電電壓是否在安全范圍之內(nèi)。[0039]電容器組8分為四組,其容量分別是40kvar、80kvar、160kvar和320kvar,而且每一組回路中都串聯(lián)限流熔斷器。[0040]復(fù)合開關(guān)9采用2控3控制電路，即在本實用新型電路圖中的任意兩項各配置一組復(fù)合開關(guān)9，另一項直接連通。其與2控3控投切制器5連接，由復(fù)合開關(guān)9控制器5控制其投入和切除，即晶閘管閥組在電壓過零時投入電容器，在電流過零時切除電容器，真空接觸器在電容器組8正常運行時閉合。[0041]主接觸器10與2控3控制器5連接，作用是2控3控制器5本身發(fā)生故障時切除主接觸器10。[0042]三相電壓互感器11 一次端與主回路連接，二次端與2控3控制器5連接，作用是為2控3控制器5提供同步檢測電壓，同步檢測電壓取自系統(tǒng)電壓。[0043]本動態(tài)無功補償裝置電路圖的所有接線采用航空插頭連接，接線簡單，使用維護方便。
權(quán)利要求1.一種礦用動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述礦用動態(tài)無功補償裝置包括ABC三相電源側(cè)、隔離開關(guān)、功率因數(shù)控制單元、單相電壓互感器、2控3式復(fù)合開關(guān)、復(fù)合開關(guān)控制器、三相電壓變換器以及電容器組；所述三相電壓變換器包括一次端以及二次端；所述三相電壓變換器的一次端與電容器組并聯(lián)后依次通過2控3式復(fù)合開關(guān)以及隔離開關(guān)接入ABC三相電源側(cè)；所述復(fù)合開關(guān)控制器分別與2控3式復(fù)合開關(guān)和功率因數(shù)控制單元相連；所述隔離開關(guān)通過單相電壓互感器接入功率因數(shù)控制單元；所述功率因數(shù)控制單元接AABC三相電源側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦用動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述2控3式復(fù)合開關(guān)第一晶閘管組、第二晶閘管組、第一接觸器以及第二接觸器；所述第一晶閘管組與第一接觸器并聯(lián)后的一端通過隔離開關(guān)接入A相電源輸入端，另一端接入電容器組；所述第二晶閘管組與第二接觸器并聯(lián)后的一端通過隔離開關(guān)接入C相電源輸入端，另一端接入電容器組；所述B相電源輸入端通過隔離開關(guān)接入電容器組；所述復(fù)合開關(guān)控制器控制第一接觸器以及第二接觸器的開啟或閉合；所述復(fù)合開關(guān)控制器對第一晶閘管組以及第二晶閘管組進行觸發(fā)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述復(fù)合開關(guān)控制器包括開關(guān)電源、電壓比較電路、相序檢測電路、A相過零檢測電路、C相過零檢測電路、單片機主控制器、故障復(fù)位輸入端、投切指令接收端、投切使能信號輸入端、接觸器反饋信號輸入端、控制器故障輸出端、接觸器投切電路以及晶閘管過零觸發(fā)電路；所述開關(guān)電源通過電壓比較電路接入單片機主控制器；所述相序檢測電路分別通過A相過零檢測電路以及C相過零檢測電路接入單片機主控制器；所述故障復(fù)位輸入端、投切指令接收端、投切使能信號輸入端以及接觸器反饋信號輸入端分別接入單片機主控制器；所述單片機主控制器接入控制器故障輸出端、接觸器投切電路以及晶閘管過零觸發(fā)電路；所述接觸器投切電路控制第一接觸器以及第二接觸器的開啟或閉合；所述晶閘管過零觸發(fā)電路對第一晶閘管組以及第二晶閘管組進行觸發(fā)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦用動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述晶閘管過零觸發(fā)電路包括555定時器以及與555定時器相連的脈沖變壓器；所述脈沖變壓器對第一晶閘管組以及第二晶閘管組進行觸發(fā)；所述接觸器投切電路包括ULN2802A芯片以及與ULN2802A芯片相連的中間繼電器；所述中間繼電器控制第一接觸器以及第二接觸器的開啟或閉合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的礦用動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述相序檢測電路采用TH221芯片；所述A相過零檢測電路以及C相過零檢測電路均采用TCA785芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的礦用動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述第一晶閘管組與第二晶閘管組均包括二極管以及與二極管并聯(lián)的晶閘管；所述開關(guān)控制器對晶閘管進行觸發(fā)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5或6所述的礦用動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述礦用動態(tài)無功補償裝置還包括設(shè)置在隔離開關(guān)與2控3式復(fù)合開關(guān)之間的主接觸器；所述隔離開關(guān)通過主接觸器與2控3式復(fù)合開關(guān)相連；所述主接觸器與復(fù)合開關(guān)控制器相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的礦用動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述礦用動態(tài)無功補償裝置還包括設(shè)置在隔離開關(guān)與主接觸器之間的三相電壓互感器；所述隔離開關(guān)通過三相電壓互感器接入復(fù)合開關(guān)控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的礦用動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述礦用動態(tài)無功補償裝置還包括用于保護電容器組的電容器綜合保護裝置；所述電容器綜合保護裝置與電容器組并聯(lián)后接入2控3式復(fù)合開關(guān)；所述電容器綜合保護裝置與主接觸器相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的礦用動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述礦用動態(tài)無功補償裝置還包括顯示單元；所述顯示單元包括支路電流測量顯示單元、故障顯示單元以及放電顯示單元；所述故障顯示單元接入電容器綜合保護裝置；所述放電顯示單元接入三相電壓變換器的二次端；所述支路電流測量顯示單元接入經(jīng)2控3式復(fù)合開關(guān)后的A相電源輸入端；所述支路電流測量顯示單元是電流表；所述故障顯示單元以及放電顯示單元是LED燈。
專利摘要本實用新型涉及一種礦用動態(tài)無功補償裝置，該礦用動態(tài)無功補償裝置包括ABC三相電源側(cè)、隔離開關(guān)、功率因數(shù)控制單元、單相電壓互感器、2控3式復(fù)合開關(guān)、復(fù)合開關(guān)控制器、三相電壓變換器以及電容器組；三相電壓變換器包括一次端以及二次端；三相電壓變換器的一次端與電容器組并聯(lián)后依次通過2控3式復(fù)合開關(guān)以及隔離開關(guān)接入ABC三相電源側(cè)；復(fù)合開關(guān)控制器分別與2控3式復(fù)合開關(guān)和功率因數(shù)控制單元相連；隔離開關(guān)通過單相電壓互感器接入功率因數(shù)控制單元；功率因數(shù)控制單元接入ABC三相電源側(cè)。本實用新型提供了一種可提高功率因數(shù)、節(jié)約電能以及降低系統(tǒng)損耗的礦用動態(tài)無功補償裝置。
文檔編號H02J3/18GK202817769SQ20122045678
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者韋寶平, 樊榮, 李江文, 趙寬明, 雷鳴 申請人:西安船舶工程研究院有限公司