专利名称：隔爆型无触点动态无功功率补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及交流电源无功补偿装置，具体为隔爆型无触点动态无功功率补偿装置，主要用于煤矿井下大型用电设备供电的无功功率补偿。
背景技术：
煤炭工业生产是电力消耗大户。井下供电设备容量均较大，而功率因数偏低(0.7左右)，并且由于煤炭开采工作面设置特点，掘进机低压供电距离越来越远已达到1000米以上，在这样的供电条件下，掘进机电动机起动时，低功率因数，大的冲击电流，使电机端电压降落过大，电机起动力矩按电压百分比平方关系下降，起动周期变长，绕组发热加速绝缘老化，甚至使接触器不能可靠吸合，使掘进机无法正常工作。无功动态补偿技术在改善供电电压质量，降低电能消耗，挖掘发、供电设备潜力，减少用户电费支出等方面效果明显，在非隔爆领域已广泛推广，收到了显著的经济效益和社会效益，为世人所共识。在隔爆场合，目前已部分使用固定式隔爆型电力电容对大型电机进行就地补偿，但固定电容式补偿无法对变化性负荷进行最佳补偿，隔爆型动态补偿目前采用有触点投切，因技术原因滞后时间较长，无法对电机负荷变化时电流变化进行跟踪补偿，其补偿效果不佳。目前非隔爆行业已有性能较完备的无触点动态无功功率补偿装置，如山西万福电力电器有限公司生产的WF-(II-V)型无触点动态无功功率补偿装置，该装置由包含单片机系统的无功功率控制器、含有可控硅元件的电容器固态投切模块和补偿电容器等构成，上述的各构成部分或部件布置、排列于装置箱体内。该装置可实施无触点动态无功补偿，会随起动过程功率因数及电流变化，自动补偿其中无功分量，使电流大幅度下降，减小线路压降及发热。但该补偿装置只适用于地面使用，其用于煤矿井下存在如下问题1、该补偿装置无隔爆处理，无法用于煤矿井下；2、该补偿装置采用三相四线制供电，使无功电流分量采样上能很方便地得到相电流及相电压，而煤矿井下移动变电站二次侧为“△”连接，其电流采样方式无法在煤矿井下实现，因此，无法直接应用于井下；3、该补偿装置用于煤矿井下时，功率器件的散热传导问题不能很好地解决，限制了其在井下的应用。
发明内容
本实用新型为解决现有技术、现有产品用于煤矿井下存在的问题，通过对现有产品的改进，提供一种适合于煤矿井下使用的隔爆型无触点动态无功功率补偿装置。并只以提供该补偿装置的硬件结构为目的。
本实用新型是采用如下技术方案实现的隔爆型无触点动态无功功率补偿装置，包含一侧带有接线箱的隔爆壳体和内部电路，内部电路包含含有单片机系统的无功功率控制器、含有可控硅元件的电容器固态投切模块、补偿电容器、电抗器，内部电路增设有由三个单相变压器构成的信号变压器组，三个变压器的初级为“Y”接法且分别与三相输电线相连，其中一个变压器的次级与无功功率控制器相连(连接结构与现有产品相同)，该信号变压器组构置了一个人为中性点，从而可向无功功率控制器提供采样所需的相电压，使现有的补偿装置在井下变电站二次侧为“△”连接的情况下得以应用。该信号变压器组也可由一个初级为“Y”连接且分别与三相输电线相连、次级的其中一相与无功功率控制器连接的三相变压器替代。内部电路还增设有供电系统对地绝缘检测电路，该电路包含一个呈“Y”连接、分别与三相输电线相连且每相分别串接有二极管和电阻的三相电路，该三相电路的中性点与地之间连接有漏电闭锁继电器LSJ，该继电器的常闭触点LSJ-1串接于装置的开、闭控制回路。“煤矿安全规程”要求，井下电气设备除配备必要的电气保护外，还必须有供电系统对地绝缘状况检测电路，在绝缘值小于标准时，电气设备不能启动或自动闭锁、切断电源。本装置增设了该对地绝缘检测电路，满足了“煤矿安全规程”，得以安全地用于煤矿井下。
壳体的另一侧开有密封、玻璃的功率因数观察窗口、密封、玻璃的投切状态观察窗口，内部电路中的无功功率控制器固定于壳体内功率因数观察窗口处，并使该无功功率控制器的显示屏对准功率因数观察窗口，内部电路中的投切状态显示元件固定于壳体内投切状态观察窗口处，从而使功率因数及投切状态在隔爆壳体上得以显示、观察。
由于隔爆壳体的特殊性，内部电路中功率器件的散热传导是补偿装置在井下应用必须很好解决的问题。本实用新型内部电路中的功率器件——电容器固态投切模块固定于壳体内壁上，以壳体作为投切模块的散热器。为增加散热面积，提高散热效果，在隔爆壳体外表面设有散热片。
与隔爆壳体内底部固定设有多层支撑架，内部电路的构成部分或构成部件分置、固定在支撑架的各层上，这样，一则便于构成部分、部件在隔爆壳体内的布置、排列、固定，二则提起支撑架，可将固定于支撑架上的所有构成部分、部件一同提出，便于装置的维修。
本实用新型的内部电路除了增设的信号变压器组和对地绝缘检测电路，其余的内部电路结构均采自前述山西万福电力电器有限公司生产的非隔爆型WF-(II-V)无触点动态无功功率补偿装置，由于该补偿装置公开销售，因此，其内部电路属公知、公用的现有技术，本实用新型的特征主要在于隔爆壳体的结构和内部电路的构成部分、部件在隔爆壳体内的布置、固定，因此，本实用新型对内部电路的构成部分(如电容器固态投切模块、无功功率控制器)的内部结构、构造，各构成部件(如补偿电容器、电抗器等)间的连接关系、构成部分与构成部件间的连接关系以及其详细的工作过程未作具体描述，但在附图中给出了具体的电路原理图。
本实用新型就是通过对现有产品(WF-(II-V)无触点动态无功功率补偿装置)在隔爆、壳体结构、供电方式、功率部件散热传导、内部电路构成部分、部件在壳体内的布置、固定结构等方面的改进，给出了完全适用于煤矿井下的隔爆型无触点动态无功功率补偿装置，将无触点动态无功功率补偿技术由非防爆型结构设计改进成隔爆型产品。该装置能够快速(100毫秒)动态跟踪负载无功电流，自动调整投入或退出补偿量，使线路功率因数达到0.9以上。在投入和退出时无冲击电流和谐波。装置散热性能良好，整个结构设计便于维修，功率因数、投切状态显示方便，装置适应井下三线三相制供电方式。该装置除具有一般无功补偿之效益外，尤其突出于实现对煤矿井下掘进机远距离供电、减小起动电流、延长掘进距离的独特功能。本装置可广泛应用于煤矿井下变动负荷之大型设备，也可用于化工、油库、面粉加工等需防爆的场合。
图1为本实用新型外结构示意图；图2为图1的局部左视图；图3为图1的局部右视图；图4为本实用新型内部结构示意图；图5为图4的C-C剖视图；图6为图4的D-D剖视图；图7为图1的A-A剖视图；图8为图2的F-F剖视图；图9为图2的G-G剖视图；图10为本实用新型内部电路的原理图；具体实施方式
隔爆型无触点动态无功功率补偿装置，包含一侧带有接线箱1、符合防爆结构规范的隔爆壳体2和内部电路，内部电路包含含有单片机系统的无功功率控制器3、含有可控硅元件的电容器固态投切模块4、补偿电容器CX(5)、电抗器RATX(6)，内部电路增设有由三个单相变压器TRAN1-3(10)构成的信号变压器组，三个变压器的初级为“Y”接法且分别与三相输电线相连，其中一个变压器的次级与无功功率控制器相连，内部电路还增设有供电系统对地绝缘检测电路，该电路包含一个呈“Y”连接、分别与三相输电线相连且每相分别串接有二极管D1、D2、D3和电阻R3、R4、R5的三相电路，该三相电路的中性点与地之间连接有漏电闭锁继电器LSJ，该继电器的常闭触点LSJ-1串接于装置的开、闭控制回路。漏电闭锁继电器的常开触点LSJ-2与发光二极管L9串接后并联于装置的开、闭控制回路，漏电闭锁继电器选用LSJ-00型号。供电系统对地绝缘良好时，漏电闭锁继电器的常闭触点LSJ-1闭合，装置的开、闭控制回路正常工作，装置可以正常启动或运行，供电系统对地绝缘小于标准时，漏电闭锁继电器的常闭触点断开，使装置不能正常启动。运行中供电系统如果对地绝缘下降至要求值以下，装置会自动切断电源，同时，其常开触点LSJ-2闭合，发光二极管L9导通，进行非投切显示。
壳体的另一侧开有密封、玻璃的功率因数观察窗口7、密封、玻璃的投切状态观察窗口8。功率因数观察窗口有由压板30、压板压紧的密封圈31、玻璃32构成窗口的密封结构，该窗口附近与壳体固定设有支撑架33，无功功率控制器3以显示屏面对观察窗口的位置固定在该支撑架33上；同样地，在投切状态观察窗口也有由压板20、压板压紧的密封圈21、玻璃22构成的密封结构，该窗口附近与壳体固定有支撑架23，投入状态显示元件9(发光二极管LX)固定在该支撑架23上。
电容器投切模块4固定于壳体内壁上，在隔爆壳体外表面设有散热片11。隔爆壳体内固定有多层支撑架12，本实施方式中隔爆壳体内有三个多层支撑架，补偿电容器CX(5)、电抗器RATX(6)及内部电路中的其它电器元件(如熔断器、保护器、小型变压器等)分别布置、固定于支撑架的各层上，虽然，内部电路的构成部分、部件的分布、固定位置较现有产品有所改变，其内部电路的电路连接结构除增设部分与现有产品是相同的。
按照井下防爆电器设备的结构安全规程，该装置在隔爆壳体上固定有包含转动手柄16、隔离开关K1(15)的壳体开闭连锁机构，只有转动手柄使隔离开关开启，从而切断整个装置的供电时才能打开壳体的壳盖。壳体的壳盖关闭后，只有转动手柄使隔离开关闭合，装置才能正常运行。
通过壳体一侧接线箱上的进、出线口，将该装置接入井下输电线路。无功功率控制器对线路的无功电流进行跟踪监测，当电机起动需要进行补偿时，通过控制电容器固态投切模块，投入最大的补偿量，然后再根据负载的变化逐渐退出一定的补偿量，使线路保持合适的功率因数，从而实现电网的无功功率自动、动态补偿。
权利要求1.隔爆型无触点动态无功功率补偿装置，包含一侧带有接线箱(1)的隔爆壳体(2)和内部电路，内部电路包含含有单片机系统的无功功率控制器(3)、含有可控硅元件的电容器固态投切模块(4)、补偿电容器CX(5)、电抗器RATX(6)，其特征为内部电路增设有由三个单相变压器TRAN1-3(10)构成的信号变压器组，三个变压器的初级为“Y”接法且分别与三相输电线相连，其中一个变压器的次级与无功功率控制器相连，内部电路还增设有供电系统对地绝缘检测电路，该电路包含一个呈“Y”连接、分别与三相输电线相连且每相分别串接有二极管D1、D2、D3和电阻R3、R4、R5的三相电路，该三相电路的中性点与地之间连接有漏电闭锁继电器LSJ，该继电器的常闭触点LSJ-1串接于装置的开、闭控制回路。
2.如权利要求1所述的隔爆型无触点动态无功功率补偿装置，其特征为壳体的另一侧开有密封、玻璃的功率因数显示窗口(7)、密封玻璃的投入状态显示窗口(8)。
3.如权利要求1、2所述的隔爆型无触点动态无功功率补偿装置，其特征为电容器投切模块(4)固定于壳体内壁上，在隔爆壳体外表面设有散热片(11)。
4.如权利要求1、2所述的隔爆型无触点动态无功功率补偿装置，其特征为与隔爆壳体内底部固定设有多层支撑架(12)，内部电路的构成部分或构成部件分置固定在支撑架的各层上。
5.如权利要求3所述的隔爆型无触点动态无功功率补偿装置，其特征为与隔爆壳体内底部固定设有多层支撑架(12)，内部电路的构成部分或构成部件分置固定在支撑架的各层上。
专利摘要本实用新型为隔爆型无触点动态无功功率补偿装置，包含隔爆壳体和内部电路，内部电路无功功率控制器、电容器固态投切模块、补偿电容器，内部电路增设有与三相输电线相连的信号变压器组，，构置一个人为中性点，壳体的另一侧开有功率因数观察窗口和投切状态观察窗口。电容器投切模块4固定于壳体内壁上，在隔爆壳体外表面设有散热片，隔爆壳体内固定有多层支撑架12，内部电路的构成部分或构成部件分置固定在支撑架的各层上。本实用新型通过对现有产品的改进，将无触点动态无功功率补偿技术由非防爆型结构设计改进成隔爆型产品。本装置可广泛应用于煤矿井下变动负荷之大型设备，也可用于化工、油库、面粉加工等需防爆的场合。
文档编号H02J3/18GK2559156SQ02267768
公开日2003年7月2日 申请日期2002年6月18日 优先权日2002年6月18日
发明者李建胜, 陈君诚, 吕光明, 韩朴, 李彧荣, 王维虎, 张燕, 罗沪生, 邢建华, 田晓平, 房良, 赵淑梅, 李萍 申请人:山西焦煤集团有限责任公司