專利名稱：高低壓電容成套補償裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的無功功率補償裝置，特別是高低壓電容成套補償裝置。
當前應用的電容補償裝置大都在某一電壓級補償，采用可調(diào)電抗器調(diào)整補償?shù)碾娙萘?；電抗器的容量大，調(diào)整電容量的響應速度慢，不適應負荷變化速度的需要，投資也較大。
本發(fā)明的目的是提供一種高低電壓級同時補償?shù)募夹g手段，減少設備的總容量，達到快速調(diào)整功率因數(shù)、調(diào)整電網(wǎng)電壓水平的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，下面結合附圖詳細說明

圖1是高低壓電容成套補償裝置的主結線，其特征是由高壓電容器組合(Cg)、電抗變壓器(T)、低壓電容器組合(Cd)和電源或負荷的測量控制部件(Cy或Cf)組成；高壓側電容器組合(Cg)由一組高壓電容補償器(Kg1、Cg1、Lg1)或多組高壓電容補償器(Kgn、Cgn、Lgn)并聯(lián)，分別接高壓母線(Mg)；電抗變壓器(T)由鐵芯(Tx)、高壓線圈(Xg)、低壓線圈(Xd)及電抗線圈(Xk)組成；電抗線圈(Xk)經(jīng)斷路器(DL3)、低壓開關(K01～K0n)與負載電抗器(L01～L0n)聯(lián)接；高壓線圈(Xg)經(jīng)斷路器(DL2)與高壓母線(Mg)聯(lián)接，低壓線圈(Xd)經(jīng)斷路器(DL4)與低壓母線(Md)聯(lián)接；低壓側電容器組合(Cd)由一組低壓電容補償器(Kd1、Cd1、Ld1)或多組低壓電容補償器(Kdn、Cdn、Ldn)并聯(lián)，分別接于低壓母線(Md)；根據(jù)需要在低壓母線(Md)經(jīng)低壓開關(K00)可設置一臺電阻器(R00)；電源或負荷的測量控制部件(Cy或Cf)是電源或負荷的功率因數(shù)(或功率、電壓)測量控制部件，可以是數(shù)字型也可以是模值型；高壓側是指包括66KV及以下的電壓，低壓側是指包括35kV及以下的電壓。
電抗變壓器(T)的高線圈(Xg)與低壓線圈(Xd)組成一臺小短路阻抗的變壓器，經(jīng)低壓開關(Kd1～Kdn)與低壓電容器組合相聯(lián)；高壓線圈(Xg)與電抗線圈(Xk)組成一臺大短路阻抗的變壓器，經(jīng)低壓開關(K01～K0n)與電抗器(L01～L0n)相聯(lián)；電抗變壓器可以是芯式結構也可以是殼式結構。
圖2所示的高低壓電容成套補償裝置的低壓側電容器組合(Cd)，電容器(Cd0)是一組電容器，或是多個單體電容器串并聯(lián)組成的電容器組，在電容器的二分之一電壓值處可以引出抽頭；與低壓電容器(Cd0)串聯(lián)的低壓電抗器(Ld0)是空芯電抗器或是鐵芯電抗器；放電線圈(Fd0)的一次線圈與低壓電容器(Cd0)并聯(lián)，放電線圈(Fd0)二次線圈接電壓差測量元件(Ycd0)，經(jīng)放電開關(Jd0)接放電電阻(Rd0)；電抗變壓器(T)的低壓線圈(Xd)有多個抽頭，分別與低壓開關(Kd1～Kdn)聯(lián)接，低壓開關(Kd1～Kdn)的開合由測量控制部件(Cy或Cf)控制；放電開關(Jd0)的開合由低壓開關(Kd1～Kdn)控制。
放電開關(Jd0)及低壓開關(Kd1～Kdn)，可以是絕緣介質開關、真空開關、高壓接觸器、無觸點的電力電子開關以及有載調(diào)壓開關。
圖3所示是電抗變壓器(T)經(jīng)斷路器(DL2)直接接于系統(tǒng)母線(Mx)，高低壓電容成套補償裝置的高壓側和低壓側操作互不干擾。
圖4所示的電容器(Cg1～Cgn，Cd1～Cdn)是成組電容器，或是多個單體電容器串并聯(lián)組成的電容器組，在電容器的二分之一電壓值處可以引出抽頭；與電容器(Cg1～Cgn，Cd1～Cdn)串聯(lián)的電抗器(Lg1～Lgn，Ld1～Ldn)是空芯電抗器或是鐵芯電抗器；電抗器的感抗與電容器的容抗之比，臨近某次諧波的諧振值，電容與電抗的組合對基波呈容性，對諧波呈感性；每組電容電抗的臨近諧波值，可以不相同；放電線圈(Fg1～Fgn，F(xiàn)d1～Fdn)的一次線圈與電容器(Cg1～Cgn，Cd1～Cdn)并聯(lián)，放電線圈(Fg1～Fgn，F(xiàn)d1～Fdn)二次線圈接電壓差測量元件(Ycg1～Ycgn，Ycd1～Ycdn)經(jīng)放電開關(Jg1～Jgn，Jd1～Jdn)接放電電阻(Rg1～Rgn，Rd1～Rdn)；高壓開關(Kg1～Kgn)，低壓開關(Kd1～Kdn)的開合由測量控制部件(Cy或Cf)控制，并與斷路器(DL1)或斷路器(DL4)配合；放電開關(Jg1～Jgn，Jd1～Jdn)的開合由高壓開關(Kg1～Kgn)，低壓開關(Kd1～Kdn)控制；高壓開關(Kg1～Kgn)，低壓開關(Kd1～Kdn，K00)及放電開關(Jg1～Jgn，Jd1～Jdn)可以是絕緣介質開關、真空開關、高壓接觸器以及無觸點的電力電子開關；本發(fā)明的高低壓電容成套補償裝置可以用于單相、兩相、三相及多相系統(tǒng)。
圖5所示的高低壓電容成套補償裝置的測量控制部件(Cy或Cf)，測量全電流(I)、全電壓(U)和時間(Ti)或全電壓(Up)和時間(Ti)元件，同時送入平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)計算元件，經(jīng)系列規(guī)定值比較元件(B)后當平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)小于全部規(guī)定值平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)小于規(guī)定值1，經(jīng)控制指令放大，斷路器(DL4)打開，低壓開關(Kd1)閉合，斷路器(DL4)閉合，低壓側電容器組1(Cd1、Ld1)投入；平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)小于規(guī)定值2，經(jīng)上述類似過程，低壓側電容器組1(Cd1、Ld1)與低壓側電容器組2(Cd2、Ld2)投入；直到全部低壓側電容器組n(Cdn、Ldn)投入；當平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)大于全部規(guī)定值平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)大于規(guī)定值1，經(jīng)控制指令放大，斷路器(DL4)打開，低壓開關(Kd1)打開，斷路器(DL4)閉合，低壓側電容器組1(Cd1、Ld1)切除；
平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)大于規(guī)定值2，經(jīng)上述類似過程，低壓側電容器組2(Cd1、Ld1)與低壓側電容器組2(Cd2、Ld2)切除；直到全部低壓側電容器組n(Cdn、Ldn)切除；平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)仍大于某規(guī)定值m，經(jīng)控制指令放大，斷路器(DL3)打開，低壓開關(K01)閉合，斷路器(DL3)閉合，低壓側電抗器組1(L01)投入；平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)仍大于某規(guī)定值m＋1，經(jīng)上述類似過程，低壓側電抗器組1(L01)與低壓側電抗器組2(L02)投入；直到全部低壓側電抗器組n(L0n)投入；各元器件，可以是繼電器元件、分立式電子元件，也可以是集成式電子元件。
本發(fā)明的高低壓電容成套補償裝置，既可以成為一個整體由一臺斷路器(DL1)投入切除，也可以由兩臺斷路器(DL1)和(DL2)分高壓電容器組合及電抗變壓器加低壓電容器組合，分別投入或切除。
高低壓電容成套補償裝置高壓電容器的容量與低壓電容器的容量的比例分配，依據(jù)不同的用戶要求確定。
附圖1中符號說明Cg-高壓電容器組合；T-電抗變壓器；Cd-低壓電容器組合；Cy，Cf-電源，負荷的測量控制部件；Kg1、Cg1、Lg1-第一組高壓電容器的高壓開關、電容器、電抗器；Kg2、Cg2、Lg2-第二組高壓電容器的高壓開關、電容器、電抗器；Kgn、Cgn、Lgn-第n組高壓電容器的高壓開關、電容器、電抗器；Mg-高壓母線；Md-低壓母線；Mx-系統(tǒng)母線；Tx、Xg、Kd、Xk-電抗變壓器的鐵芯、高壓線圈、低壓線圈、電抗線圈；DL1、DL2、DL3、DL4-斷路器1、斷路器2、斷路器3、斷路器4；K01～K0n、L01～L0n-電抗變壓器電抗線圈的低壓開關、負載電抗器；Kd1、Cd1、Ld1-第一組低壓電容器的低壓開關、電容器、電抗器；Kd2、Cd2、Ld2-第二組低壓電容器的低壓開關、電容器、電抗器；Kdn、Cdn、Ldn-第n組低壓電容器的低壓開關、電容器、電抗器；K00、R00-接于低壓母線(Md)的低壓開關、電阻器；附圖2中符號說明Cd0-一組電容器；Ld0-串聯(lián)的低壓電抗器；Fd0-放電線圈；Ycd0-電壓差測量元件；Jd0-放電開關；Rd0-放電電阻；Kd1～Kdn-電抗變壓器低壓線圈多抽頭低壓開關；其余同附圖1中符號說明；附圖4中符號說明Fg1～Fgn-高壓電容器的放電線圈；Fd1～Fdn-低壓電容器的放電線圈；Ycg1～Ycgn-高壓電容器的電壓差測量元件；Ycd1～Ycdn-低壓電容器的電壓差測量元件；Jg1～Jgn-高壓電容器的放電開關；Jd1～Jdn-低壓電容器的放電開關；Rg1～Rgn-高壓電容器的放電電阻；Rd1～Rdn-低壓電容器的放電電阻；其余同附圖1、2中符號說明；
附圖5中符號說明Cy、Cf-電源、負荷的測量控制部件；I、U、Ti-全電流、全電壓和時間的測量元件；Up、cosΦ-平均電壓、平均功率因數(shù)計算元件；B-系列規(guī)定值比較元件；其余同附圖1、2、4中符號說明；例如某工程需要補償電容量為Qc，變壓器容量St，電抗器容量Q1，調(diào)整電感調(diào)整補償電容量，三者的容量相等(伏安與乏數(shù))且為1，總容量為3。
采用本發(fā)明的高低壓電容成套補償裝置，高壓電容器的容量為Qc/2與低壓電容器的容量Qc/2，變壓器的容量為St/2，電抗器的容量0.15 Q1，總容量為1.65，采用調(diào)整電容支路數(shù)的方式調(diào)整電容量，比調(diào)感方式少1.35。將調(diào)感的機械傳動方式改為接觸器或電力電子開關的投切方式，極大的提高了響應速度，及時補償無功功率及網(wǎng)壓水平；同時也降低了造價。
本發(fā)明的高低壓電容成套補償裝置可以廣泛地應用于各種電壓級的電力系統(tǒng)，是一種節(jié)省能源的產(chǎn)品。
本發(fā)明的高低壓電容成套補償裝置尤其適用于作電氣化鐵路的電容補償，既可以設于牽引變電所也可以設于分區(qū)亭，也可以高壓電容器組合(Cg)設于牽引變電所母線(Mg)，電抗變壓器(T)設于分區(qū)亭母線(Mg)，低壓電容器組合(Cd)設于低壓母線(Md)。既可以補償無功功率又能提高牽引網(wǎng)的電壓。目前運行中的300余套電容補償裝置等待改造。
本發(fā)明的高低壓電容成套補償裝置可以廣泛的應用于各種電壓級變電站的無功功率補償及電壓調(diào)整，在35kv或10kv級裝設高壓電容器組合(Cg)，在電抗變壓器(T)二次裝設低電壓電容器組合(Cd)，進行無功功率的跟綜調(diào)整。這樣的變電站全國有幾千個。
本發(fā)明的高低壓電容成套補償裝置尤其適用于煉鋼、軋鋼的變壓站，及負荷急劇變化的場合，低壓電容器組合應用電力電子開關可以滿足任何負荷變化的需要，大小幾百套的煉鋼、軋鋼設備應用本發(fā)明的高低壓電容成套補償裝置，不僅可以改善電能質量，還可以獲得可觀的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明的高低壓電容成套補償裝置，對國家電力系統(tǒng)可以減少電能損失，改善電能質量，提高發(fā)電設備效率，緩解電能供需矛盾；對用電企業(yè)可以提高工率因數(shù)，少罰款或不罰款，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，保證生產(chǎn)正常進行；對高低壓電容成套補償裝置的生產(chǎn)工廠可以有系列的成套產(chǎn)品供應市場，以億元計算的生產(chǎn)總值；本發(fā)明的高低壓電容成套補償裝置是一種長期具有實效的節(jié)能產(chǎn)品。
權利要求
1.由公知的開關、電容器、電抗器組成的一種電容補償裝置，特別是高低壓電容成套補償裝置，其特征是由高壓電容器組合(Cg)、電抗變壓器(T)、低壓電容器組合(Cd)和電源(或負荷)的測量控制部件(Cy或Cf)組成；高壓側電容器組合(Cg)由一組高壓電容補償器(Kg1、Cg1、Lg1)或多組高壓電容補償器(Kgn、Cgn、Lgn)并聯(lián)，分別接高壓母線(Mg)；電抗變壓器(T)由鐵芯(Tx)、高壓線圈(Xg)、低壓線圈(Xd)及電抗線圈(Xk)組成；電抗線圈(Xk)經(jīng)斷路器(DL3)、開關(K01～K0n)與負載電抗器(L01～L0n)聯(lián)接；高壓線圈(Xg)經(jīng)斷路器(DL2)與高壓母線(Mg)聯(lián)接，低壓線圈(Xd)經(jīng)斷路器(DL4)與低壓母線(Md)聯(lián)接；低壓側電容器組合(Cd)由一組低壓電容補償器(Kd1、Cd1、Ld1)或多組低壓電容補償器(Kdn、Cdn、Ldn)并聯(lián)，分別接于低壓母線(Md)；根據(jù)需要在低壓母線(Md)經(jīng)低壓開關(K00)可設置一臺電阻器(R00)；電源或負荷的測量控制部件(Cy或Cf)是電源或負荷的功率因數(shù)或功率、電壓測量控制部件，可以是數(shù)字型也可以是模值型；電容器(Cg1～Cgn，Cd1～Cdn)是成組電容器，或是多個單體電容器串并聯(lián)組成的電容器組，在電容器的二分之一電壓值處可以引出抽頭；與電容器(Cg1～Cgn，Cd1～Cdn)串聯(lián)的電抗器(Lg1～Lgn，Ld1～Ldn)是空芯電抗器或是鐵芯電抗器；電抗器的感抗與電容器的容抗之比，臨近某次諧波的諧振值，電容與電抗的組合對基波呈容性，對諧波呈感性；每組電容電抗的臨近諧波值，可以不相同；放電線圈(Fg1～Fgn，F(xiàn)d1～Fdn)的一次線圈與電容器(Cg1～Cgn，Cd1～Cdn)并聯(lián)，放電線圈(Fg1～Fgn，F(xiàn)d1～Fdn)二次線圈接電壓差測量元件(Ycg1～Ycgn，Ycd1～Ycdn)，經(jīng)放電開關(Jg1～Jgn，Jd1～Jdn)接放電電阻(Rg1～Rgn，Rd1～Rdn)；高壓開關(Kg1～Kgn)，低壓開關(Kd1～Kdn，K00)的開合由測量控制部件(Cy或Cf)控制，并與斷路器(DL1、DL4)配合；放電開關(Jg1～Jgn，Jd1～Jdn)的開合由高壓開關(Kg1～Kgn)，低壓開關(Kd1～Kdn)控制；高壓開關(Kg1～Kgn)，低壓開關(Kd1～Kdn，K00)及放電開關(Jg1～Jgn，Jd1～Jdn)可以是絕緣介質開關、真空開關、高壓接觸器以及無觸點的電力電子開關；可以用于單相、兩相、三相及多相系統(tǒng)。
2.由權利要求1所述的高低壓電容成套補償裝置的電抗變壓器(T)，其特征是由高線圈(Xg)與低壓線圈(Xd)組成一臺小短路阻抗的變壓器，經(jīng)斷路器(DL4)、低壓開關(Kd1～Kdn)與低壓電容器組合相聯(lián)；高壓線圈(Xg)與電抗線圈(Xk)組成一臺大短路阻抗的變壓器，經(jīng)斷路器(DL3)、低壓開關(K01～K0n)與電抗器(L01～L0n)相聯(lián)；經(jīng)低壓開關(K00)投切電阻器(R00)；電抗變壓器可以是芯式結構也可以是殼式結構。
3.由權利要求1所述的高低壓電容成套補償裝置的低壓側電容器組合(Cd)，其特征是電容器(Cd0)是一組電容器，或是多個單體電容器串并聯(lián)組成的電容器組，在電容器的二分之一電壓值處可以引出抽頭；與低壓電容器(Cd0)串聯(lián)的低壓電抗器(Ld0)是空芯電抗器或是鐵芯電抗器；放電線圈(Fd0)的一次線圈與低壓電容器(Cd0)并聯(lián)，放電線圈(Fd0)二次線圈接電壓差測量元件(Ycd0)，經(jīng)放電開關(Jd0)接放電電阻(Rd0)；電抗變壓器(T)的低壓線圈(Xd)有多個抽頭，分別與低壓開關(Kd1～Kdn)聯(lián)接，低壓開關(Kd1～Kdn)的開合由測量控制部件(Cy或Cf)控制；放電開關(Jd0)的開合由低壓開關(Kd1～Kdn)控制。放電開關(Jd0)及低壓開關(Kd1～Kdn)，可以是絕緣介質開關、真空開關、高壓接觸器以及無觸點的電力電子開關。
4.由權利要求1所述的高低壓電容成套補償裝置的測量控制部件(Cy或Cf)，其特征是測量元件全電流(I)、全電壓(U)和時間(Ti)或平均電壓(Up)和時間(Ti)同時送入平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)計算元件，經(jīng)系列規(guī)定值比較元件(B)后當平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)小于全部規(guī)定值平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)小于規(guī)定值1，經(jīng)控制指令放大，斷路器(DL4)打開，開關(Kd1)閉合，斷路器(DL4)閉合，低壓側電容器組1(Cd1、Ld1)投入；平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)小于規(guī)定值2，經(jīng)上述類似過程，低壓側電容器組1(Cd1、Ld1)與低壓側電容器組2(Cd2、Ld2)投入；直到全部低壓側電容器組n(Cdn、Ldn)投入；當平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)大于全部規(guī)定值平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)大于規(guī)定值1，經(jīng)控制指令放大，斷路器(DL4)打開，開關(Kd1)打開，斷路器(DL4)閉合，低壓側電容器組1(Cd1、Ld1)切除；平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)大于規(guī)定值2，經(jīng)上述類似過程，低壓側電容器組1(Cd1、Ld1)與低壓側電容器組2(Cd2、Ld2)切除；直到全部低壓側電容器組n(Cdn、Ldn)切除；平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)仍大于某規(guī)定值m，經(jīng)控制指令放大，斷路器(DL3)打開，開關(K01)閉合，斷路器(DL3)閉合，低壓側電抗器組1(L01)投入；平均功率因數(shù)(cosΦ)或平均電壓(Up)仍大于某規(guī)定值m＋1，經(jīng)上述類似過程，低壓側電抗器組1(L01)與低壓側電抗器組2(L02)投入；直到全部低壓側電抗器組n(L0n)投入；各元器件，可以是繼電器元件、分立電子元件，也可以是集成電子元件。
5.由權利要求1、2、3、4所述的高低壓電容成套補償裝置，其特征是既可以成為一個整體由一臺斷路器(DL1)投入切除，也可以由兩臺斷路器(DL1)和(DL2)分高壓電容器組合及電抗變壓器加低壓電容器組合，分別投入或切除；既可以裝設于同一地點，也可以分不同地點裝設。
全文摘要
一種電力系統(tǒng)的無功功率補償裝置，是由高壓和低壓電容器分別自動補償?shù)某商籽b置。高壓電容器容量是平均補償容量，經(jīng)變壓器降壓后的低壓電容器與高壓電容器共同補償高峰無功功率；低壓電抗器與高壓電容器，共同補償?shù)凸葻o功功率。分級自動調(diào)整電容量補償無功功率，改善功率因數(shù)和電壓質量，是調(diào)感方式無功功率補償總容量的55％，提高響應速度，可大幅度的降低造價。
文檔編號H02J3/18GK1143849SQ9511512
公開日1997年2月26日 申請日期1995年8月18日 優(yōu)先權日1995年8月18日
發(fā)明者郭寶庫 申請人:郭寶庫