专利名称：高压无功动态补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力无功动态补偿装置，尤其是一种实现电力、煤炭、
钢铁、水泥、化工、电气化铁路等行业应用的6KV， IOKV， 27.5KV， 35KV等电压 级别的变配电及工作设备就地补偿的一种无功动态补偿装置。
背景技术：
随着大功率有源器件及其控制技术的飞速发展，使得原不可想象的瞬时性无 功补偿得以实现，电能质量的时变性波动也得到了很好的改善，SVC作为成熟性 产品近年来在国际国内供、用电企业中得到了推广和认可。
国内市场现有SVC产品的形式主要有两种， 一种是TCR相控电抗器型SVC， 另一种是MCR磁控饱和电抗器型SVC。两种形式基本都是沿用国外模式，没有什 么变化。TCR型SVC具有响应速度快， 一般在10ms—30ms之间，噪声小、温升低 的特点，但在相位控制时寄生的谐波量相对较大。MCR型SVC谐波含量相对较低， 控制简单。由于采用磁放大原理，用低电压小电流晶闸管控制高电压、大功率电 抗器，安全度更高一些。但噪声大，设备温升高、响应速度慢，在0.3—0.6s之 间。两种形式SVC都是可控电抗器与固定补偿电容器直接并联，输出容量的调节 完全靠控制电抗器感性电流的大小来实现。
可控电抗器自身谐波的大小和它本身的容量有直接关系，容量越大，向系统 注入的谐波也越大。反之，减小可控电抗器的容量，自然也就减小了寄生谐波向 电网的注入。而现代企业生产的实际情况往往是小部分瞬变性负荷(电弧炉、电 机车)，与较大部分阶段性变化的负荷(如周期性生产设备、检修频繁设备、四班 三运转型生产设备等)的并列运行。因此，用TCR或MCR型SVC来补偿变、配电 站里全部负荷的无功容量，设备利用率很低、很不经济，而且还会对电网造成很 大的谐波污染，为此又必须增设附属设备一滤波器，来消除其本身的谐波，做很 多无用的工作。从这个意义上讲现有SVC仅适合于电弧炉、轧钢机等大型瞬变性 设备旁边的就地补偿，并不适合在变电站、配电所里使用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种将小容量可控电抗器与大容量调 压式电容器综合成一体的，既能够满足变、配电站多种负荷连续、快捷、大容量 动态补偿需要，又解决了传统SVC谐波大污染问题严重的高压无功动态补偿装置。
本实用新型的理论依据是Q=2 :i fCU 2'调压式动补电容器用以补偿变电站里那些具有阶跃性变化的负荷所需的无功量。调节电容器两端的电压也就调节了 电容器容性电流的输出。
TCR型电抗器TCR型相控电抗器由晶闸管和电抗器串联组成，晶闸管触发 延迟角a的有效移相范围为90° 180°。 a二9(T吋，晶闸管完全导通，导通角 S二18(T，这时其吸收的基波电流和无功功率最大。当触发角在90°~180°之间时， 晶闸管为部分区间导通，导通角6〈18(T,增大触发延迟角的效果，就是减少电 流中的基波分量，相当于增大补偿器的等效电感抗，因而减少了其吸收的无功 功率。受控的TCR感性电流与并列运行电容器的容性电流矢量合成后对电网进 行补偿，因此调节TCR吸收的无功量，就改变了SVC装置对系统的无功补偿量。
MCR型电抗器:MCR型电抗器，是利用直流励磁控制铁芯的饱和度，改变电 抗器的电感量，实现对电感电流的连续调节。按励磁形式的不同分为自励式和 他励式。结构上多采用变截面即磁阀式方式。他励式结构简单，控制绕组与工 作绕组完全分离，安全度高；自励式电抗器的单相结构原理如下当V1、 V2均 不导通时，电抗器与空载变压器相同，通过的只是很小的空载励磁电流，当电 源电压处于正半波时，V1承受正向电压V2承受反向电压，此时发出触发命令， VI导通，电源通过变比为Nk的"自耦变"在上下两部分产生直流控制电流。电 源电压处于负半周时，V2导通，情况相同。因此改变V1、 V2的导通角，便可改 变被控电流的大小，从而改变铁芯的饱和程度，达到调节电感电流的目的。
由于装置采用机械开关与无触点开关并列使用的综合方式，通常的控制逻 辑己无法完成对设备更合理的操控，也必须相应地采用综合控制逻辑。
本实用新型解决其技术问题的技术方案是-.
一种高压无功动态补偿装置，由TCR相控电抗器型SVC组成，在主变压器 与负荷电连接的母线上并联有一条由自耦变压器、电容器和电抗器串联而成的 容抗支路，所述TCR相控电抗器型SVC与自耦变压器的中间输出端电连接。所 述TCR相控电抗器型SVC，为三个由两个反向并联的可控硅的两端分别串联一个 电抗器构成的支路串联而成的封闭回路，所述任意两支路的连接点的其中一个 连接点与自耦变压器的中间输出端电连接。
本实用新型解决其技术问题的技术方案还可以是
一种高压无功动态补偿装置，由MCR磁控饱和电抗器型SVC组成，在主变 压器与负荷电连接的母线上同时并联有一条由自耦变压器、电容器和电抗器串 联而成的容抗支路和MCR磁控饱和电抗器型SVC支路。所述MCR磁控饱和电抗 器型SVC，为三个可变电抗器首尾串联而成的一个封闭回路，任意两个可变电抗 器的首尾连接点与所述母线电连接。本实用新型的高压无功动态补偿装置，由微机控制器，电压型无功输出控 制模块和触发延迟角控制模块组成，电压型无功输出控制模块和触发延迟角控 制模块均与微机控制器信号连接，电压型无功输出控制模块与自耦变压器、电 容器和电抗器串联而成的容抗支路的自耦变压器的中间输出端电连接，触发延
迟角控制模块与TCR相控电抗器型SVC或MCR磁控饱和电抗器型SVC的支路电 连接。
本实用新型的有益效果是
①基于DSP的快速运算，采用先进的瞬时功率算法，通过采样信息，提出 系统负序功率，正序无功功率及谐波含量，快速作出逻辑控制。②全数字双CPU 控制器，采用特殊的容量冗余控制方式，弥补了机械调节的时延性和阶跃性， 做到了全容量范围内的实时、连续调节，并可以对TCR (MCR)和机械调节进 行单独或联合控制。③安全度高。根据磁放大、磁耦合原理，利用低电压、小 电流晶闸管控制高压大容量设备。阀控系统与高压系统没有电的联系，即使阀 体有故障也不会影响系统安全运行。④光电隔离触发，晶闸管采用光电触发， 把控制单元与功率单元进行光电隔离，提高控制系统的抗干扰性。⑤保护功能 齐全，当系统有过电压、过电流、温度超标等现象时，控制器发出脉冲封锁信 号，控制电抗器的输出，避免系统振荡。故障消失后自动恢复运行。⑥阀控系 统有完善的过电压、过电流保护。⑦阀体冷却有风冷、热管冷却两种散热方式。 ⑧恒无功动态补偿高压系统无功功率、使功率因数稳定在设定值。⑨改善电压 质量，稳定系统电压，抑制电压波动和电压闪变。
图1是本实用新型TCR型高压无功动态补偿装置原理图
图2是本实用新型MCR型高压无功动态补偿装置原理图
图3是MCR自励式电抗器的单相结构原理图
图4是MCR自励式电抗器的单相原理图
图5是TCR型电抗器原理波形图
图6是本实用新型的实施原理方块图
具体实施方式
如图1、 5、 6所示， 一种TCR型高压无功动态补偿装置，由TCR相控电抗 器型SVC6组成，在主变压器1与负荷7电连接的母线2上并联有一条由自耦变 压器3、电容器4和电抗器5串联而成的容抗支路，所述TCR相控电抗器型SVC6 与自耦变压器3的中间输出端电连接。所述TCR相控电抗器型SVC6，为三个由 两个反向并联的可控硅的两端分别串联一个电抗器构成的支路串联而成的封闭回路，所述任意两支路的连接点的其中一个连接点与自耦变压器3的中间输出 端电连接。该装置由微机控制器9、电压型无功输出控制模块10和触发延迟角 控制模块11组成的控制系统调控，电压型无功输出控制模块10和触发延迟角 控制模块11均与微机控制器9信号连接，电压型无功输出控制模块10与自耦 变压器3、电容器4和电抗器5串联而成的容抗支路的自耦变压器3的中间输出 端电连接，触发延迟角控制模块11与TCR相控电抗器型SVC6的支路信号连接。 如图2、 3、 4、 6所示， 一种MCR型高压无功动态补偿装置，由MCR磁控饱 和电抗器型SVC8组成，在主变压器1与负荷7电连接的母线2上同时并联有一 条由自耦变压器3、电容器4和电抗器5串联而成的容抗支路和MCR磁控饱和电 抗器型SVC8支路。所述MCR磁控饱和电抗器型SVC8，为三个可变电抗器首尾串 联而成的一个封闭回路，任意两个可变电抗器的首尾连接点与所述母线2电连 接。该装置由微机控制器9、电压型无功输出控制模块10和触发延迟角控制模 块11组成的控制系统调控，电压型无功输出控制模块10和触发延迟角控制模 块11均与微机控制器9信号连接，电压型无功输出控制模块10与自耦变压器3、 电容器4和电抗器5串联而成的容抗支路的自耦变压器3的中间输出端电连接， 触发延迟角控制模块11与MCR磁控饱和电抗器型SVC8的支路信号连接。
权利要求1.一种TCR型高压无功动态补偿装置，由TCR相控电抗器型SVC(6)组成，其特征在于在主变压器(1)与负荷(7)电连接的母线(2)上并联有一条由自耦变压器(3)、电容器(4)和电抗器(5)串联而成的容抗支路，所述TCR相控电抗器型SVC(6)与自耦变压器(3)的中间输出端电连接。
2. 根据权利要求1所述的TCR型高压无功动态补偿装置，其特征在于所 述TCR相控电抗器型SVC (6)，为三个由两个反向并联的可控硅的两端分别串联 一个电抗器构成的支路串联而成的封闭回路，所述任意两支路的连接点的其中 一个连接点与自耦变压器(3)的中间输出端电连接。
3. —种MCR型高压无功动态补偿装置，由MCR磁控饱和电抗器型SVC (8) 组成，其特征在于在主变压器(1)与负荷(7)电连接的母线(2)上同时并 联有一条由自耦变压器(3)、电容器(4)和电抗器(5)串联而成的容抗支路 和MCR磁控饱和电抗器型SVC (8)支路。
4. 根据权利要求3所述的MCR型高压无功动态补偿装置，其特征在于所 述MCR磁控饱和电抗器型SVC (8)，为三个可变电抗器首尾串联而成的一个封闭 回路，任意两个可变电抗器的首尾连接点与所述母线(2)电连接。
5. —种高压无功动态补偿装置，由微机控制器(9)，电压型无功输出控制 模块(10)和触发延迟角控制模块(11)组成，其特征在于电压型无功输出 控制模块(10)和触发延迟角控制模块(11)均与微机控制器(9)信号连接， 电压型无功输出控制模块(10)与自耦变压器(3)、电容器(4)和电抗器(5) 串联而成的容抗支路的自耦变压器(3)的中间输出端电连接，触发延迟角控制 模块(11)与TCR相控电抗器型SVC (6)或MCR磁控饱和电抗器型SVC (8)的 支路信号连接。
专利摘要本实用新型公开了TCR型和MCR型高压无功动态补偿装置，由TCR相控电抗器型SVC或MCR磁控饱和电抗器型SVC组成，在主变压器与负荷电连接的母线上并联有一条由自耦变压器、电容器和电抗器(5)串联而成的容抗支路，所述TCR相控电抗器型SVC与自耦变压器的中间输出端电连接或MCR磁控饱和电抗器型SVC支路与由自耦变压器、电容器和电抗器(5)串联而成的容抗支路直接在主变压器与负荷电连接的母线上并联。它是一种将小容量可控电抗器与大容量调压式电容器综合成一体的，既能够满足变、配电站多种负荷连续、快捷、大容量动态补偿需要，又解决了传统SVC谐波大污染问题严重的高压无功动态补偿装置。
文档编号H02J3/18GK201369569SQ20082022803
公开日2009年12月23日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者曹君芳 申请人:邯郸市凯立科技有限公司