本實(shí)用新型涉及無功補(bǔ)償裝置，具體涉及一種面向城市配電網(wǎng)的柱上式電壓無功綜合補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

為電力用戶提供可靠、優(yōu)質(zhì)電能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)節(jié)能、高效傳輸，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，用電設(shè)備不斷更新變革，非線性負(fù)荷、分布式電源大量接入，配電網(wǎng)的規(guī)模日益擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜。配電網(wǎng)特別是城市配電網(wǎng)面臨著高低電壓同時(shí)存在的現(xiàn)象。城市配電網(wǎng)大量采用電纜敷設(shè)，線路輕載時(shí)有功很小，無功主要為電纜的充電功率，導(dǎo)致線路末端電壓高于首端電壓，這種現(xiàn)象稱為長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)，而且隨電壓等級(jí)的提升和輸電距離的增大，這種末端電壓升高的現(xiàn)象將更加明顯。白天城市配電網(wǎng)負(fù)荷重，有功較大，無功主要以電機(jī)為主的感性功率，線路重載時(shí)末端電壓低于首端電壓，同時(shí)城中村改造、配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)滯后、負(fù)荷局部過于集中等因素加劇配電網(wǎng)低電壓現(xiàn)象。

作為電網(wǎng)中起著承上啟下關(guān)鍵作用的配電網(wǎng)，新舊問題疊加呈現(xiàn)，在電能質(zhì)量與供電可靠性方面主要表現(xiàn)為：低電壓?jiǎn)栴}常態(tài)化滾動(dòng)出現(xiàn)；高、低電壓同時(shí)存在；節(jié)能降損不顯著，設(shè)備利用率低，性價(jià)比不高；無功補(bǔ)償與電壓調(diào)節(jié)功能形式單一。

靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator，SVG)的基本原理是利用可關(guān)斷大功率電力電子器件(如IGBT)組成自換相橋式電路，經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種面向城市配電網(wǎng)的柱上式電壓無功綜合補(bǔ)償裝置，能夠通過閉環(huán)調(diào)節(jié)逆變側(cè)輸出電壓的幅值和相位，可以使裝置吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，調(diào)節(jié)系統(tǒng)側(cè)功率因數(shù)，補(bǔ)償線路輕載時(shí)因電纜充電效應(yīng)引發(fā)的末端高電壓以及線路重載時(shí)因無功不足造成的末端低電壓，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電壓無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取如下方案：

本實(shí)用新型提供一種面向城市配電網(wǎng)的柱上式電壓無功綜合補(bǔ)償裝置，所述裝置安裝在鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)上，所述鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)上設(shè)有配電柜；所述裝置包括系統(tǒng)側(cè)CT、柱上式一體化斷路器、避雷器、聯(lián)結(jié)變壓器、功率模塊和柱上式SVG控制器；

所述聯(lián)結(jié)變壓器、功率模塊和柱上式SVG控制器安裝在配電柜內(nèi)部，所述系統(tǒng)側(cè)CT安裝于輸電線路上，所述柱上式一體化斷路器一端連接輸電線路，另一端連接聯(lián)結(jié)變壓器的高壓側(cè)，所述功率模塊與聯(lián)結(jié)變壓器的低壓側(cè)連接；所述避雷器一端連接聯(lián)結(jié)變壓器的高壓側(cè)，另一端接地。

所述系統(tǒng)側(cè)CT通過二次電纜與柱上式SVG控制器的電流信號(hào)采集接口連接。

所述功率模塊通過光纖與柱上式SVG控制器連接，且通過銅母排與聯(lián)結(jié)變壓器的低壓側(cè)連接。

所述聯(lián)結(jié)變壓器的低壓側(cè)通過二次電纜與柱上式SVG控制器的電壓信號(hào)采集接口連接。

所述柱上式一體化斷路器包括隔離刀閘和斷路器；所述隔離刀閘的第一端連接輸電線路，第二端連接斷路器的第一端，所述斷路器的第二端連接聯(lián)結(jié)變壓器的高壓側(cè)。

所述聯(lián)結(jié)變壓器的變比為10KV：690V。

所述避雷器采用戶外防污型避雷器。

所述所述鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)通過非預(yù)應(yīng)力水泥電線桿安裝于水平面上。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1)本實(shí)用新型提供的面向城市配電網(wǎng)的柱上式電壓無功綜合補(bǔ)償裝置能夠通過閉環(huán)調(diào)節(jié)逆變側(cè)輸出電壓的幅值和相位，可以使裝置吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，調(diào)節(jié)系統(tǒng)側(cè)功率因數(shù)，補(bǔ)償線路輕載時(shí)因電纜充電效應(yīng)引發(fā)的末端高電壓以及線路重載時(shí)因無功不足造成的末端低電壓，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電壓無功補(bǔ)償?shù)哪康模?/p>

2)聯(lián)結(jié)變壓器采用10KV:690V的變比，提升了逆變側(cè)電壓，在吸收或者發(fā)出同等功率時(shí)，輸出電流僅為常規(guī)SVG的一半，減小了對(duì)輸電線路以及SVG本身的沖擊，有效的地提升了工作效率，延長(zhǎng)了設(shè)備運(yùn)行年限；

3)本實(shí)用新型提供的面向城市配電網(wǎng)的柱上式電壓無功綜合補(bǔ)償裝置采用緊湊型模塊化設(shè)計(jì)，T接并聯(lián)于輸電線路上，可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償SVG線路后側(cè)負(fù)荷無功，且容感性連續(xù)可調(diào)；

4)本實(shí)用新型提供的面向城市配電網(wǎng)的柱上式電壓無功綜合補(bǔ)償裝置采用柱上式安裝，節(jié)約用地，降低成本，適用于城市電網(wǎng)；

5)施工周期短，土建一周，停電接入僅需2小時(shí)；

6)節(jié)能效果明顯，常規(guī)線路預(yù)計(jì)兩年回收成本。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的面向城市配電網(wǎng)的柱上式電壓無功綜合補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的面向城市配電網(wǎng)的柱上式電壓無功綜合補(bǔ)償裝置安裝示意圖；

圖中，1-系統(tǒng)側(cè)CT，2-避雷器，3-柱上式一體化斷路器，4-配電柜，5-柱上式SVG控制器，6-功率模塊，7-聯(lián)結(jié)變壓器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型提供的面向城市配電網(wǎng)的柱上式電壓無功綜合補(bǔ)償裝置用于補(bǔ)償城市負(fù)荷如電動(dòng)汽車充電設(shè)施、照明、生活用電等無功缺口，保證10kV電網(wǎng)高功率因數(shù)運(yùn)行，并維持電壓穩(wěn)定。因安裝地點(diǎn)為城市配電網(wǎng)，本專利采用柱上式整體柜體安裝，并增加降噪處理措施，不影響城市市容與民眾生活。

本實(shí)用新型提供一種面向城市配電網(wǎng)的柱上式電壓無功綜合補(bǔ)償裝置，如圖1和圖2所示，所述裝置安裝在鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)上，所述鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)上設(shè)有配電柜4；所述裝置包括系統(tǒng)側(cè)CT 1、柱上式一體化斷路器3、避雷器2、聯(lián)結(jié)變壓器7、功率模塊6和柱上式SVG控制器5；

所述聯(lián)結(jié)變壓器7、功率模塊6和柱上式SVG控制器5安裝在配電柜4內(nèi)部，所述系統(tǒng)側(cè)CT 1安裝于輸電線路上，所述柱上式一體化斷路器3一端連接輸電線路，另一端連接聯(lián)結(jié)變壓器7的高壓側(cè)，所述功率模塊6與聯(lián)結(jié)變壓器7的低壓側(cè)連接；所述避雷器2一端連接聯(lián)結(jié)變壓器7的高壓側(cè)，另一端接地。

所述系統(tǒng)側(cè)CT 1通過二次電纜與柱上式SVG控制器5的電流信號(hào)采集接口連接。系統(tǒng)側(cè)CT 1采用安裝時(shí)無需斷開配電網(wǎng)原有線路的夾式CT，其二次信號(hào)輸入柱上式SVG控制器5供其采集。

所述功率模塊6通過光纖與柱上式SVG控制器5連接，且通過銅母排與聯(lián)結(jié)變壓器7的低壓側(cè)連接。

所述聯(lián)結(jié)變壓器7的低壓側(cè)通過二次電纜與柱上式SVG控制器的電壓信號(hào)采集接口連接。

所述柱上式一體化斷路器3包括隔離刀閘和斷路器；所述隔離刀閘的第一端連接輸電線路，第二端連接斷路器的第一端，所述斷路器的第二端連接聯(lián)結(jié)變壓器7的高壓側(cè)。

聯(lián)結(jié)變壓器7采用三繞組型式，節(jié)省線路PT，縮小設(shè)備體積。聯(lián)結(jié)變壓器7變比采用10KV:690V，同時(shí)增加一組10KV：100V二次繞組供控制器采集電壓信號(hào)，二次繞組精確度為0.2S。

所述所述鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)通過非預(yù)應(yīng)力水泥電線桿安裝于水平面上。

避雷器2采用戶外防污型避雷器，保護(hù)設(shè)備免受雷擊、過電壓等系統(tǒng)故障電壓影響。

功率模塊6以采用背靠背拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電壓源換流器(VSC)為核心，直流電容器為儲(chǔ)能元件，利用可關(guān)斷器件將直流側(cè)電壓轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同頻率的交流電壓，并通過聯(lián)結(jié)變壓器7并聯(lián)接入電網(wǎng)。

發(fā)生變壓器等高壓側(cè)故障，由柱上式一體化斷路器3完成速斷或過流保護(hù)。

柱上式SVG控制器5用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、控制保護(hù)和人機(jī)交互等功能，包括：

1)具備采集控制保護(hù)和人機(jī)界面顯示所需的模擬量和開關(guān)量功能；

2)完成動(dòng)態(tài)電壓無功補(bǔ)償功能；

3)當(dāng)系統(tǒng)暫態(tài)時(shí)，保證柱上式SVG不脫網(wǎng)；當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)，確保柱上式SVG不發(fā)生誤動(dòng)作；當(dāng)裝置因各種原因脫網(wǎng)后，如果柱上式SVG檢測(cè)故障可復(fù)位，可以再次投入，應(yīng)具備自動(dòng)再投入功能；采集變壓器過溫跳閘節(jié)點(diǎn)信號(hào)，變壓器過溫時(shí)，SVG模塊本體退出；

4)完成遠(yuǎn)方通訊功能，接受遠(yuǎn)方調(diào)度與監(jiān)控；

5)完成藍(lán)牙聯(lián)接，接受手機(jī)APP操作指令。

本實(shí)用新型提供的面向城市配電網(wǎng)的柱上式電壓無功綜合補(bǔ)償裝置有以下三種工作模式通過控制器人機(jī)接口進(jìn)行設(shè)定：

1)恒功率因數(shù)控制模式；

2)恒電壓控制模式；

3)電壓無功綜合控制模式。

SVG控制器操作采用兩種方式：

1)控制器液晶觸摸屏操作；

2)手機(jī)APP藍(lán)牙聯(lián)接操作。

整個(gè)裝置采用柱上式安裝方式，節(jié)約用地，降低成本，適用于城市電網(wǎng)。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實(shí)施例依然可以對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本實(shí)用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。