低壓動態(tài)濾波無功補償裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體公開了一種低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，包括柜體，所述柜體內(nèi)包括依次串聯(lián)連接的控制器、觸發(fā)電路、主電路、電流互感器及第一斷路器；所述控制器連接于三相電網(wǎng)，主電路通過觸發(fā)電路與控制器電性連接，第一斷路器未連接電流互感器的一端連接有一負(fù)載電路；所述主電路內(nèi)包括多個并聯(lián)連接的一次回路，每個一次回路內(nèi)均包括有采用晶閘管的投切開關(guān)，該每個一次回路內(nèi)的投切開關(guān)均分別與觸發(fā)電路相連接。本實用新型主要運用于配電柜的電容補償柜中，可滿足快速變化負(fù)載的需要，實現(xiàn)快速動態(tài)補償，實現(xiàn)濾除系統(tǒng)中的諧波電流，進而達(dá)到清潔電網(wǎng)，節(jié)能降損的目的。
【專利說明】低壓動態(tài)濾波無功補償裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有凈化電網(wǎng)和無功補償?shù)牡蛪簞討B(tài)無功補償及諧波治理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的進步技術(shù)的發(fā)展，大量的電力電子設(shè)備被投入到電網(wǎng)中廣泛使用，使得動態(tài)無功補償(快速跟蹤無功補償)與諧波治理的問題日益突出，配電系統(tǒng)中常常會出現(xiàn)含有諧波的情形，這些諧波不但污染電網(wǎng)而且對設(shè)備的正常運行產(chǎn)生了威脅，降低了設(shè)備的利用率，增加了供電投資，損害了電壓質(zhì)量，降低了設(shè)備的實用壽命，大大增加了線路損耗。同時，負(fù)荷變化較大的工況，傳統(tǒng)的靜態(tài)無功補償及靜態(tài)無源濾波裝置無法滿足這一需求。
[0003]目前國內(nèi)廣泛使用的無功補償裝置主要有以下缺點:
[0004]1、在電容投切方式上大都以交流接觸器作為投切開關(guān)，速度較慢〈約為10-30s>，不可能快速跟蹤負(fù)載無功功率變化，而且投切電容器時常會引起較嚴(yán)重的沖擊涌流和操作過電壓，從而造成交流接觸器的接觸點燒毀或補償電容的內(nèi)部擊穿，嚴(yán)重影響了裝置自身的使用壽命。
[0005]2、在控制方式上大都以功率因數(shù)作為檢測量和控制目標(biāo)，由于補償最終目的是減少進出電網(wǎng)的無功，無功功率是由電壓.電流.相位決定的，而功率因數(shù)取樣方式且檢測電網(wǎng)中的相位差，并不能準(zhǔn)確反映電網(wǎng)中負(fù)載無功分量大小，重載時則不易達(dá)到充分補償，輕載時容易造成投切震蕩，影響控制系統(tǒng)的可靠使用壽命，也將影響電網(wǎng)和用戶設(shè)備的安全運行。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于，提出一種低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其可滿足快速變化負(fù)載的需要，實現(xiàn)快速補償，實現(xiàn)濾除系統(tǒng)中的諧波電流，進而達(dá)到清潔電網(wǎng)，節(jié)能降損的目的。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了 一種低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其包括:柜體，所述柜體內(nèi)包括依次串聯(lián)連接的控制器、觸發(fā)電路、主電路、電流互感器及第一斷路器；所述控制器連接于三相電網(wǎng)，主電路通過觸發(fā)電路與控制器電性連接，第一斷路器未連接電流互感器的一端連接有一負(fù)載電路；所述主電路內(nèi)包括多個并聯(lián)連接的一次回路,每個一次回路內(nèi)均包括有采用晶閘管的投切開關(guān)，該每個一次回路內(nèi)的投切開關(guān)均分別與觸發(fā)電路相連接。
[0008]本實用新型中，所述控制器可以米用AVR系列單片機ATmega128為王控制芯片、ATT7022B為數(shù)據(jù)采集芯片。
[0009]其中，所述三相電網(wǎng)連接有一取樣互感器，該取樣互感器一端與控制器相連接，另一端與第一斷路器相連接。[0010]具體的，所述一次回路內(nèi)包括有依次電性連接的第二斷路器、熔斷器、投切開關(guān)及電容濾波器組；每個一次回路內(nèi)的第二斷路器分別與熔斷器電性連接，每個一次回路內(nèi)的投切開關(guān)分別與觸發(fā)電路電性連接。
[0011]選擇性的，所述第二斷路器采用空氣斷路器。
[0012]進一步地，所述電容濾波器組內(nèi)包括串聯(lián)連接的濾波電抗器和電容器組，該濾波電抗器另一端還與投切開關(guān)相連接。
[0013]本實用新型中，所述投切開關(guān)內(nèi)包括每相兩個呈反向并聯(lián)連接的晶閘管，電容器組內(nèi)包括多個相互并聯(lián)連接的電容器。
[0014]具體的，所述觸發(fā)電路可以采用雙向反并聯(lián)可控硅過零觸發(fā)電路。
[0015]或者，所述觸發(fā)電路還可以采用過零觸發(fā)控制芯片M0C3061。
[0016]再者，所述電容器組內(nèi)包括三個相互并聯(lián)連接的電容器，該三個電容器呈三角形對稱排列，三角形的每個邊上各有一個電容器；或者，所述三個電容器呈一字型并行排列。
[0017]本實用新型的低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其主要運用于配電柜的電容補償柜中，在原有電容補償柜的基礎(chǔ)了增加了濾波回路，一方面有效的解決了諧波干擾并聯(lián)電容器投切補償?shù)膯栴}，另一方面能有效濾除特定負(fù)載產(chǎn)生的諧波，清潔了電網(wǎng)，延長了配電設(shè)備和用電設(shè)備的使用時間，使得無功補償柜能正常運行，提高了功率因數(shù)，起到了降損節(jié)能的效果，為配電系統(tǒng)提供安全保護；同時，其還具有投切無涌流，投切無飛弧，投切無噪音，投切無過電壓，投切無震蕩，投切速度快，投切容量大等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本實用新型低壓動態(tài)濾波無功補償裝置第一種具體實施例的電路連接示意圖；
[0020]圖2為本實用新型中一次回路第一種具體實施例的電路連接示意圖；
[0021]圖3為本實用新型低壓動態(tài)濾波無功補償裝置第二種具體實施例的電路連接示意圖；
[0022]圖4為本實用新型中一次回路第二種具體實施例的電路連接示意圖；
[0023]圖5為本實用新型的工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0025]如圖1所示，本實用新型提供一種低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其包括:柜體10，該柜體10內(nèi)包括依次串聯(lián)連接的控制器1、觸發(fā)電路2、主電路3、電流互感器4及第一斷路器5 ;所述控制器I連接于三相電網(wǎng)6，主電路3通過觸發(fā)電路2與控制器I電性連接，第一斷路器5未連接電流互感器4的一端連接有一負(fù)載電路7 ;所述主電路3內(nèi)包括多個并聯(lián)連接的一次回路30，每個一次回路30內(nèi)均包括有采用晶閘管31的投切開關(guān)32，該每個一次回路30內(nèi)的投切開關(guān)32均分別與觸發(fā)電路2相連接。本實用新型為了克服傳統(tǒng)低壓無功補償裝置中接觸器投切速度慢，投切噪音大、投切涌流大、投切過電壓，投切飛弧大，投切震蕩，復(fù)合開關(guān)投切容量小，投切速度慢等問題，通過采用大功率的晶閘管31作為投切開關(guān)32，單組投切容量大，其單組投切容量是原有無功補償裝置投切容量的10倍以上，投切速度更快。
[0026]作為本實用新型的一種具體實施例，所述控制器I可以采用AVR系列單片機ATmegal28為主控制芯片、ATT7022B為數(shù)據(jù)采集芯片，其可以準(zhǔn)確測量并計算出電網(wǎng)的電壓(PT)、電流(CO、功率因素等電參數(shù)，并通過該控制器I進行分析、計算，從而與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進行比較，檢測和分析當(dāng)前配電系統(tǒng)諧波電流的次數(shù)和電流大小，自動選擇能達(dá)到最佳補償效果的補償容量，并發(fā)出指令給觸發(fā)電路2。作為本實用新型的其它選擇性實施例，所述控制器I還可以采用基于16bit PIC18F458單片機的智能無功補償控制器，該控制器具有高性能、低價位、高可靠性和配置靈活等特點。
[0027]其中，所述三相電網(wǎng)6連接有一取樣互感器62，該取樣互感器62 —端與控制器I相連接，另一端與第一斷路器5相連接，通過該取樣互感器62實時跟蹤測量三相電網(wǎng)6負(fù)荷的電壓(PT)、電流(CT)、無功功率和功率因數(shù)，諧波含量。
[0028]具體的，如圖2所示，本實用新型所述一次回路30內(nèi)包括有依次電性連接的第二斷路器33、熔斷器34、投切開關(guān)32及電容濾波器組35 ;每個一次回路30內(nèi)的第二斷路器33分別與電流互感器4電性連接，每個一次回路30內(nèi)的投切開關(guān)32分別與觸發(fā)電路2電性連接。選擇性的，所述第二斷路器33可以采用空氣斷路器。所述投切開關(guān)32內(nèi)包括每相兩個呈反向并聯(lián)連接的晶閘管31，在控制器I對采集到的數(shù)據(jù)進行分析、計算，并發(fā)出指令給觸發(fā)電路2后，由觸發(fā)電路2判斷晶閘管31的導(dǎo)通時刻，并發(fā)出投切指令給晶閘管31，控制主電路3的工作。由于傳統(tǒng)的無功補償裝置在電容投切方式上大都以交流接觸器作為投切開關(guān)，速度較慢〈約為10-30s>，不可能快速跟蹤負(fù)載無功功率變化，而且投切電容器時常會引起較嚴(yán)重的沖擊涌流和操作過電壓，從而造成交流接觸器的接觸點燒毀或補償電容的內(nèi)部擊穿，嚴(yán)重影響了裝置自身的使用壽命；再者，由于采用接觸器投切電容，必須使用專用的接觸器，用接觸器投切無功補償電容器時，產(chǎn)生的大沖擊電流不僅對電網(wǎng)造成干擾，且會影響電容器的使用壽命。本實用新型通過采用兩個呈反向并聯(lián)連接的晶閘管31作為投切開關(guān)32的方式，具有投切無涌流，投切無飛弧，投切無噪音，投切無過電壓，投切無震蕩，投切速度快，投切容量大等特點。
[0029]進一步地，所述電容濾波器組35內(nèi)包括串聯(lián)連接的濾波電抗器36和電容器組37，該濾波電抗器36另一端還與投切開關(guān)32相連接。本實用新型通過增加的該電容濾波器組35，一方面有效的解決了諧波無功干擾并聯(lián)電容器投切補償?shù)膯栴}，另一方面能有效濾除特定負(fù)載產(chǎn)生的諧波，清潔了電網(wǎng)，延長了配電設(shè)備和用電設(shè)備的使用時間，使得無功補償柜能正常運行，提高了功率因數(shù)，起到了降損節(jié)能的效果，為配電系統(tǒng)提供安全保護。
[0030]本實用新型中，所述電容器組37內(nèi)包括多個相互并聯(lián)連接的電容器372。作為本實用新型的第一種選擇性實施例，所述電容器組37內(nèi)包括三個相互并聯(lián)連接的電容器372，該三個電容器372呈三角形對稱排列，三角形的每個邊上各有一個電容器372。作為本實用新型的其他選擇性實施例，所述電容器組37內(nèi)包括5個或者更多相互并聯(lián)連接的電容器372，或者，該電容器組37還可以采用星型接線方式，其適用于三相負(fù)載比較平衡的狀態(tài)，不會對系統(tǒng)產(chǎn)生三次諧波干擾。如圖3、4所示，作為本實用新型的第二種具體實施例，其與上述第一具體實施例的區(qū)別在于，所述電容器組37’內(nèi)包括三個相互并聯(lián)連接的電容器372’，該三個電容器372’呈一字型并行排列。
[0031]特別的，本實用新型中的觸發(fā)電路2可以采用雙向反并聯(lián)可控硅過零觸發(fā)電路。該雙向反并聯(lián)可控硅過零觸發(fā)電路通過零脈沖產(chǎn)生電路、光電隔離和脈沖放大電路以及脈沖整形和控制電路三部分組成。其中，脈沖產(chǎn)生電路由變壓器、全波整流及晶體管、電容組成；光電隔離和脈沖放大電路由多個光耦合器和三極管構(gòu)成，光電耦合器起隔離作用；脈沖整形和控制電路由非門和或門組成。作為本實用新型的一種選擇性實施例，所述觸發(fā)電路2可以具體采用MOTOROLA公司的過零觸發(fā)控制芯片M0C3061，其主要起控制投切電容器組35的作用。
[0032]如圖5所示，本實用新型的低壓動態(tài)濾波無功補償裝置主要用于配電柜的電容補償柜中，其通過控制器I實時跟蹤測量三相電網(wǎng)6負(fù)荷的電壓(PT)、電流(CO、諧波、無功功率和功率因數(shù)，并對采集的數(shù)據(jù)進行分析、計算，并與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進行比較，檢測和分析當(dāng)前配電系統(tǒng)諧波電流的次數(shù)和電流大小，自動選擇能達(dá)到最佳補償效果的補償容量，并將計算分析結(jié)果發(fā)出指令給觸發(fā)電路2，由觸發(fā)電路2判斷主電路3的導(dǎo)通時刻，觸發(fā)電路2發(fā)出導(dǎo)通指令給主電路3內(nèi)的投切開關(guān)32，由投切開關(guān)32發(fā)出導(dǎo)通指令給由電容器組、濾波電抗器36組成的濾波支路，控制濾波電抗器36的工作，在小于IOms內(nèi)完成零電流投入，投切無涌流，對電網(wǎng)無沖擊，并且對于電容器有預(yù)充電作用，避免了投切帶給電容器的沖擊，使運行更加穩(wěn)定、安全、可靠，為保證實時跟蹤投切，整個系統(tǒng)響應(yīng)時間小于20ms，可滿足快速變化負(fù)載的需要，實現(xiàn)快速補償，實現(xiàn)濾除系統(tǒng)中的諧波電流，進而達(dá)到清潔電網(wǎng)，節(jié)能降損的目的。
[0033]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，包括柜體，其特征在于，所述柜體內(nèi)包括依次串聯(lián)連接的控制器、觸發(fā)電路、主電路、電流互感器及第一斷路器；所述控制器連接于三相電網(wǎng)，主電路通過觸發(fā)電路與控制器電性連接，第一斷路器未連接電流互感器的一端連接有一負(fù)載電路；所述主電路內(nèi)包括多個并聯(lián)連接的一次回路，每個一次回路內(nèi)均包括有采用晶閘管的投切開關(guān)，該每個一次回路內(nèi)的投切開關(guān)均分別與觸發(fā)電路相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其特征在于，所述控制器采用AVR系列單片機ATmegal28為主控制芯片、ATT7022B為數(shù)據(jù)采集芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其特征在于，所述三相電網(wǎng)連接有一取樣互感器，該取樣互感器一端與控制器相連接，另一端與第一斷路器相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其特征在于，所述一次回路內(nèi)包括有依次電性連接的第二斷路器、熔斷器、投切開關(guān)及電容濾波器組；每個一次回路內(nèi)的第二斷路器分別與熔斷器電性連接，每個一次回路內(nèi)的投切開關(guān)分別與觸發(fā)電路電性連接。
5.如權(quán)利要求4所述的低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其特征在于，所述第二斷路器采用空氣斷路器。
6.如權(quán)利要求4所述的低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其特征在于，所述電容濾波器組內(nèi)包括串聯(lián)連接的濾波電抗器和電容器組，該濾波電抗器另一端還與投切開關(guān)相連接。
7.如權(quán)利要求6所述的低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其特征在于，所述投切開關(guān)內(nèi)包括每相兩個呈反向并聯(lián)連接的晶閘管，電容器組內(nèi)包括多個相互并聯(lián)連接的電容器。
8.如權(quán)利要求7所述的低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其特征在于，所述觸發(fā)電路采用雙向反并聯(lián)可控硅過零觸發(fā)電路。
9.如權(quán)利要求7所述的低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其特征在于，所述觸發(fā)電路采用過零觸發(fā)控制芯片M0C3061。
10.如權(quán)利要求7所述的低壓動態(tài)濾波無功補償裝置，其特征在于，所述電容器組內(nèi)包括三個相互并聯(lián)連接的電容器，該三個電容器呈三角形對稱排列，三角形的每個邊上各有一個電容器；或者，所述三個電容器呈一字型并行排列。
【文檔編號】H02J3/01GK203747426SQ201320824893
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】程永忠 申請人:成都榮廣電氣有限公司