专利名称：可调电容器装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统无功补偿的并联电容器装置(简称电容器装置)，尤其是能调节补偿容量和减少串联电抗器数量的电容器装置。
目前，电容器装置是由电容器组及相应的一次和二次配套设备组成，并分为高压电容器装置和低压电容器装置两类。高压电容器装置配套设备一般包括断路器、隔离开关(含接地开关)、串联电抗器、放电线圈、避雷器、熔断器及继电保护和自动装置。低压电容器装置配套设备一般包括接触器、刀开关、串联电抗器、避雷器、熔断器、热继电器和自动装置。当电力系统电压低或缺乏无功时，投入该装置，以提升电压，补偿无功；当电力系统电压高或无功过多时，切除该装置，以降低电压，减少无功。通过该装置的投、切操作达到调节电压和平衡无功的目的。但是，该装置在操作时，对于高压，只能进行全容量的投入或切除，对较小的电压和无功变化，不能做到很满意的调节效果，并且扩容也不方便。即使采用分组电容器(即多个电容器装置)，也要每组电容器配套一组串联电抗器，使用电抗器数量较多。对于低压，虽然调节方便，但每组(只)电容器都要配套一组串联电抗器，使装置的电抗器数量更多。由于电抗器数量多，因而成本高、损耗大、占用空间大。
本实用新型的目的是提供一种可调电容器装置，即原案申请的‘自变电抗式电容器装置’(申请号01234008.1，申请日2001，8，14)，它不仅能调节电压、平衡无功，而且能在高(或低)压装置中自动改变电抗，保持电抗率不变，配套多组(2组及以上)电容器进行自由投、切操作，从而既能对低压有较好的调节效果，而且又能对高压较小的电压和无功变化，同样做到很满意的调节效果，并且可以预留容量，方便扩容。不仅如此，它还能使分组电容器和低压电容器装置的电抗器数量减少到一组。
本实用新型的目的是这样实现的在电容器装置中，将普通串联电抗器就地(电源侧或中性点侧)更换为一种自变电抗器。自变电抗器每组三相，每相是由一个主线圈(Lz)和多个(1个及以上)辅助线圈(La、Lb、......)组成。辅助线圈可以预留备用，它的数量由电容器分组数和预留电容器分组数确定。设自变电抗器电抗率为KL，主线圈的自感电抗为zXK，各辅助线圈的自感电抗分别为aXK、bXK、......，各线圈(Lz、La、Lb、......)之间互感电抗的绝对值均为f0XK。主线圈容量根据装置各电容器组(Ca、Cb、......)总容量和预留电容器分组总容量确定；辅助线圈容量分别与所连接的电容器分组容量相匹配；各电容器组容量可以相等也可以不相等。主线圈与辅助线圈的连接，可根据它们不同的极性组合，有多种接线方式。(1)将主线圈和各辅助线圈的一个同名(同极性)端相连接，主线圈的另一端接电源或中性点，各辅助线圈的另一个同名端分别通过投、切开关接入各电容器分组(Ca、Cb、......)。由此可得方程式 式中z，a，b，......——权重系数f0-互感系数，f0＝|XM|/XK，XM-互感电抗(Ω)XK-单元电抗(Ω)，XK＝KLXca
KL-串联电抗器电抗率，Xca-第Ca组电容器容抗(Ω)Xcb-第Cb组电容器容抗(Ω)上述原案申请中的自变电抗器即为该接线方式的一种应用。(2)将主线圈和各辅助线圈的另一个同名(不同极性)端相连接，主线圈的另一端接电源或中性点，各辅助线圈的另一个同名端分别通过投、切开关接入各电容器分组(Ca、Cb、......)。由此可得方程式 (3)将主线圈和各辅助线圈的不同极性混合连接，主线圈的另一端接电源或中性点，各辅助线圈的另一端分别通过投、切开关接入各电容器分组(Ca、Cb、......)。这种接线方式要视具体情况列式。如主线圈和两个辅助线圈组成的自变电抗器，其方程式为 (4)将主线圈和各辅助线圈的一个同名(同极性)端相连接，连接点通过投、切开关接入基准电容器组(Cz)，主线圈的另一个同名端接电源或中性点，各辅助线圈的另一个同名端分别通过投、切开关接入各电容器分组(Ca、Cb、......)，并设XCz为基准电容器组Cz的容抗，则zXK＝KLXCz 以上各种接线方式的自变电抗器，根据计算和选择的不同数据还可以组合成多种接线方式。
本实用新型由于仅采用一组自变电抗器，并且在运行中，当电力系统电压或无功变化较小时，能投入或切除较少的容量；当电力系统电压或无功变化较大时，能投入或切除较多的容量，从而达到很满意的调节效果和减少电抗器数量的目的。
由于采用上述方案，本实用新型可以在调节电压和平衡无功的同时，方便地做到很满意的调节效果，并且仅采用一组自变电抗器，因而成本低、损耗小、占用面积和空间小，结构简单。
本实用新型设计方案参考文献如下(1)华东电网供电培训教材之三，并联电容补偿装置技术，华东电业管理局供电处编，1986，2；(2)俞大光编，电工基础(上册)，1958，9；(3)俞俭书，大型电容器组的容量校核与容量调节，中国电力，1997，2；(4)无锡电力电容器厂，并联电容器补偿成套装置使用说明书。
以下结合附图对本实用新型进一步说明
图1是普通电容器装置一次方案接线图；图2是可调电容器装置一次方案接线图；图3是自变电抗器接线示意图。
图中字母代表的设备为GL-隔离开关(含接地开关)；DL-断路器；FU-负荷开关；BL-避雷器；FD-放电线圈；PK-普通串联电抗器；ZBK-自变电抗器；PC-普通电容器组；Ca、Cb、......-电容器分组；RD-熔断器；CT-电流互感器；JC-接触器；DK-刀开关；RJ-热继电器；K-投、切开关(即断路器、负荷开关、隔离开关、接触器等)；Lz--主线圈；La、Lb、......--辅助线圈。
在图1a中，普通高压并联电容器组(PC)为固定容量，投入或切除都为全部容量，对电力系统电压和无功调节幅度宽，影响较大，仅能适应电压和无功大幅度变化需要，对小幅度变化将发生投、切容量过多的现象，不能做到很满意的调节效果，并且扩容也不方便。在图1b中，每组(只)低压电容器(PC)都要配套一组串联电抗器(PK)，使装置的电抗器(PK)数量很多。
在图2中，一组自变电抗器(ZBK)按一定电抗率配套多组(2组及以上)电容器(Ca、Cb、......)，各组电容器(Ca、Cb、......)既可通过投、切开关(图2a，FU-负荷开关或图2b，JC-接触器)单独与自变电抗器(ZBK)连接，也可同时(Ca+Cb+......)与自变电抗器(ZBK)连接。即每个电容器组(Ca、Cb、......)不论其它电容器组(Ca、Cb、......)是否已经投入，都可以单独自由地进行投、切操作，满足电力系统电压和无功小幅度或大幅度变化需要，达到很满意的调节效果。并且，无论是高压(图2a)还是低压(图2b)电容器装置，仅需要安装一组自变电抗器(ZBK)。该装置基本结构型式有三种，即框架式、集合式和屏柜式，可以安装于户内或户外。
在图3中，自变电抗器(ZBK)每相由一个主线圈(Lz)和多个(1个及以上)辅助线圈(La、Lb、......)组成，根据主线圈(Lz)和各辅助线圈(La、Lb、......)不同极性的连接，有多种接线方式。图3a为主线圈(Lz)无‘*’号端和各辅助线圈(La、Lb、......)的一个同名(无‘*’号同极性)端相连接，主线圈(Lz)的另一(带‘*’号)端接电源或中性点。各辅助线圈(La、Lb、......)的另一个同名(带‘*’号同极性)端分别通过投、切开关(K)接入各电容器分组(Ca、Cb、......)。图3b为主线圈(Lz)无‘*’号端和各辅助线圈(La、Lb、......)的另一个同名(有‘*’号同极性)端相连接，主线圈(Lz)的另一(带‘*’号)端接电源或中性点。各辅助线圈(La、Lb、......)的另一个同名(不带‘*’号同极性)端分别通过投、切开关(K)接入各电容器分组(Ca、Cb、......)。图3c为主线圈(Lz)无‘*’号端和一个辅助线圈(La)的一个无‘*’号端相连接，并和另一个辅助线圈(Lb)的一个有‘*’号端相连接，主线圈(Lz)的另一(带‘*’电容器分组(Ca)，辅助线圈(Lb)的另一(不带‘*’号)端通过投、切开关(K)接入电容器分组(Cb)。图3d为主线圈(Lz)无‘*’号端和各辅助线圈(La、Lb、......)的一个同名(无‘*’号同极性)端相连接，连接点通过投、切开关(K)接入基准电容器组(Cz)。主线圈(Lz)的另一(带‘*’号)端接电源或中性点。各辅助线圈(La、Lb、......)的另一个同名(带‘*’号同极性)端分别通过投、切开关(K)接入各电容器分组(Ca、Cb、......)。
自变电抗器(ZBK)辅助线圈可以预留备用，它的数量由电容器分组数和预留电容器分组数确定。主线圈(Lz)容量根据装置各电容器组(Ca、Cb、......)总容量和预留电容器分组总容量确定；辅助线圈(La、Lb、......)容量分别与所连接的电容器分组(Ca、Cb、......)容量相匹配；各电容器组(Ca、Cb、......)容量可以相等也可以不相等。
自变电抗器(ZBK)每组三相，图中仅示意一相。自变电抗器(ZBK)基本结构型式有三种，即空芯式、半铁芯式和铁芯式，可以安装于户内、户外或屏柜内。
权利要求1.一种可调电容器装置，是由电容器组及相应的一次和二次配套设备组成，并分为高压电容器装置和低压电容器装置两类，高压电容器装置配套设备一般包括断路器、隔离开关、含接地开关、串联电抗器、放电线圈、避雷器、熔断器及继电保护和自动装置，低压电容器装置配套设备一般包括接触器、刀开关、串联电抗器、避雷器、熔断器、热继电器和自动装置，其特征是在电容器装置中，将普通串联电抗器更换为一种自变电抗器，自变电抗器每组三相，每相是由一个主线圈(Lz)和多个辅助线圈(La、Lb、......)组成，辅助线圈可以预留备用，它的数量由电容器分组数和预留电容器分组数确定，设自变电抗器电抗率为KL，主线圈的自感电抗为zXK，各辅助线圈的自感电抗分别为aXK、bXK、......，各线圈(Lz、La、Lb、......)之间互感电抗的绝对值均为f0XK，主线圈容量根据装置各电容器组(Ca、Cb、......)总容量和预留电容器分组总容量确定；辅助线圈容量分别与所连接的电容器分组容量相匹配；各电容器组容量可以相等也可以不相等，主线圈与辅助线圈的连接，可根据它们不同的极性组合，有多种接线方式，(1)将主线圈和各辅助线圈的一个同名(同极性)端相连接，主线圈的另一端接电源或中性点，各辅助线圈的另一个同名端分别通过投、切开关接入各电容器分组(Ca、Cb、......)，其方程式为 (2)将主线圈和各辅助线圈的另一个同名(不同极性)端相连接，主线圈的另一端接电源或中性点，各辅助线圈的另一个同名端分别通过投、切开关接入各电容器分组(Ca、Cb、......)，其方程式为 (3)将主线圈和各辅助线圈的不同极性混合连接，主线圈的另一端接电源或中性点，各辅助线圈的另一端分别通过投、切开关接入各电容器分组(Ca、Cb、......)，这种接线方式要视具体情况列式，主线圈和两个辅助线圈组成的自变电抗器，其方程式为 (4)将主线圈和各辅助线圈的一个同名(同极性)端相连接，连接点通过投、切开关接入基准电容器组(Cz)，主线圈的另一个同名端接电源或中性点，各辅助线圈的另一个同名端分别通过投、切开关接入各电容器分组(Ca、Cb、......)，并设XCz为基准电容器组Cz的容抗，则zXK-KLXCz
2.根据权利要求1所述的可调电容器装置，其特征是基本结构型式有三种，即框架式、集合式和屏柜式，可以安装于户内或户外。
3.根据权利要求1所述的可调电容器装置，其特征是自变电抗器基本结构型式有三种，即空芯式、半铁芯式和铁芯式，可以安装于户内、户外或屏柜内。
专利摘要一种属于电力技术领域用于电力系统调节无功补偿容量和减少串联电抗器数量的无功补偿电容器装置，它是在已有的电容器装置基础上，将普通单线圈串联电抗器就地(电源侧或中性点侧)更换为一种多形式的多线圈自变电抗器，使高压单组电容器装置分为多组电容器，使低压分组电容器装置的多组串联电抗器合为一组，并能够在高(或低)压电容器装置保持电抗率不变的情况下，带电对电容器组进行自由投、切操作。
文档编号H02J3/18GK2562474SQ0220197
公开日2003年7月23日 申请日期2002年1月7日 优先权日2002年1月7日
发明者俞俭书 申请人:俞俭书