专利名称：一种高压无功自动补偿装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电网无功功率补偿技术领域，涉及一种高压无功自动补偿装置。
背景技术：
高压无功自动补偿装置一SVG,主要是针对输配电电网，调节电网电压，提高电能质量；负荷补偿主要是针对电力用户终端的无功进行补偿，提高用户的功率因数。但是目前我国配电网中普遍存在着无功补偿不足、布置不合理的情况，存在着城乡电网与区域电网电容器容量倒置现象。目前国内电容器组都采用不接地星型接法，对于大容量的补偿需要采取多个电容器串并联来达到额定工作电压和容量，因此对于高压补偿而言又会由于不同的串并联接法采取不同的保护方式，如开口三角保护、差压保护、不平衡电流保护等等。·
长期以来，我国大多数配电场所的无功补偿设备采用断路器(或接触器)来投切电容器组，这种补偿会造成较大的操作过电压，并对系统和电容器组形成很大的冲击电流，不利于系统和设备的安全稳定运行。同时由于受开关动作次数、冲击电流等问题的困扰，不能灵活调节无功潮流，时有无功倒送或功率因数偏低问题出现，严重影响到全网电压无功调节水平的提高。另外，伴随非线性用电负荷(如整流负荷)的增加，谐波日益成为变电站补偿必须考虑的因素，变电站电容器组时有谐波放大、谐振或谐波过电压(如电缆爆裂)等问题发生。特别是35KV电压等级的配电电网用户，其无功需求量很大，如果能有效合理的使用无功补偿与谐波治理装置，对配电网中的无功和谐波进行补偿，不仅可以达到节能降耗的目的，还可以减少用电装置的损害及由谐波引起的事故。针对上述存在的问题，现有的中国专利文献公开了一种动态无功补偿装置[专利号ZL200720037783. 6]，包括交流互感器，其一端与A、B、C三相交流电网连接，其另一端分别与电压互感器的原级和交流真空接触器的静触头连接，电压互感器的副极与高压无功补偿自动控制器的控制端连接，交流真空接触器的动触头与电容器组的一端相连，电容器组的另一端并联。虽然该装置实现了无功补偿装置的动态补偿，提高了无功补偿装置的补偿效果，但是该装置线路连接复杂，并且在使用于35KV变电站时，存在电网电能质量不高，稳定性不够等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种在使用时不产生谐波，损耗小且电网电能质量和稳定性高的高压无功自动补偿装置。本发明的目的可通过下列技术方案来实现一种高压无功自动补偿装置，包括真空断路器和用于改变功率因数的投切电容组，其特征在于，所述的真空断路器进线侧与三相母线连接，所述的真空断路器出线侧依次串联有电抗器和智能投切开关，所述的智能投切开关与上述的投切电容组连接，本装置还包括控制器、用于检测三相母线每相电流的电流传感器和用于检测三相母线每相电压的电压传感器，所述的电流传感器和电压传感器均与控制器的输入端连接，所述的控制器输出端与上述的智能投切开关连接。该高压无功自动补偿装置中，电流传感器实时采集三相母线每相电流的电流信号并输送给控制器，电压传感器实时采集三相母线每相电压的电压信号并输送给控制器，控制器对电流传感器和电压传感器输送的信号进行处理，根据电流传感器和电压传感器检测出的功率因数信号判断控制投切电容组的投切量并输出控制信号，智能投切开关接收和执行来自控制器的指令，完成投切电容组的投切动作，从而调节补偿容量。在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的投切电容组包括三个连接成三角形的投切电容，所述的投切电容的连接点分别连接到智能投切开关上。该投切电容组为三个投切电容依次首尾相连构成三角形的形状，其两两投切电容的连接点分别连接到智能投切开关上，将投切电容组采用三角形连接，可获得较大的补偿效果。在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的投切电容组包括三个连接成三角形的投切电容，所述的投切电容的连接点与智能投切开关之间分别串联有电容和熔断器。 将投切电容组采用三角形连接，在两两投切电容的连接点与智能投切之间分别串联电容和熔断器，对线路提高可靠的保护，提高电网的安全性。在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的投切电容组包括三个连接成星形的投切电容，三个投切电容的连接点上连接有避雷电路，三个投切电容的另一端与智能投切开关之间分别串联有熔断器。该投切电容组为三个投切电容的一端连接在一起，形成星形结构，在星形结构的连接点上连接避雷电路，可有效地防止输电线路雷击跳闸事故的发生，为线路提供了可靠的保护；三个投切电容的另一端分别通过熔断器与智能投切开关连接，一旦线路有短路故障，熔断器立刻跳开，防止对投切电容组和线路造成损害。在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的智能投切开关包括晶闸管开关和磁保持开关，所述的晶闸管开关和磁保持开关并联连接。该智能投切开关在接通和断开的瞬间具有可控硅过零投切的优点，而在正常接通期间又具有磁保持开关零功耗的优点。在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的晶闸管开关包括两个反并联连接的晶闸管。在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的真空断路器和三相母线之间串联有熔断器和避雷电路，上述的电流传感器和电压传感器设置在真空断路器和熔断器之间。在三相母线和真空断路器之间串联熔断器和避雷电路，熔断器对装置进行短路保护，一旦装置有短路故障，熔断器立刻跳开，有效防止对装置和线路造成损害；避雷电路可有效地防止输电线路雷击跳闸事故的发生，为线路提供了可靠的保护并提高了电网电能的质量和稳定性。在上述的高压无功自动补偿装置中，所述的三相母线的一相母线上设有用于检测该相母线电流的电流传感器，该电流传感器与控制器连接。在上述的高压无功自动补偿装置中，上述的真空断路器、电抗器、智能投切开关和投切电容组串联形成的支路为功率补偿支路，该功率补偿支路有若干组且分别并联在三相母线上。根据补偿容量的大小，可并联多个功率补偿支路，从而提高电网电能质量和稳定性并在使用时具有损耗小，不产生谐波的优点。与现有技术相比，本高压无功自动补偿装置具有以下优点I、本发明根据电流传感器和电压传感器检测出的功率因数信号判断投切电容组的投切量并通过智能投切开关完成投切电容组的投切动作，在使用时，电压波动范围小，无操作过电压，在投切时不产生谐波，减少了损耗，提高了电网电能质量和稳定性。2、本发明采用智能投切开关对投切电容组进行投切，因智能投切开关具有无冲击、低功耗、高寿命等显著优点，进一步提高了用电装置的安全性和稳定性。3、本发明在真空断路器和智能投切开关之间连接电抗器，可有效避免在合闸瞬间产生较大的冲击电流对智能投切开关造成损害进而影响智能投切开关的使用寿命，并且可起到维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电器设备运行的稳定性。
图I是本发明实施例一的结构示意图。图2是本发明实施例二的结构示意图。图3是本发明实施例三的结构示意图。图中，I、三相母线；2、真空断路器；3、电抗器；4、智能投切开关；5、投切电容组；6、熔断器；7、避雷电路；8、控制器；9、电流传感器；10、电压传感器。
具体实施例方式以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。实施例一如图I所示，本高压无功自动补偿装置包括真空断路器2和用于改变功率因数的投切电容组5，其真空断路器2进线侧与三相母线I连接，真空断路器2出线侧依次串联有电抗器3和智能投切开关4，智能投切开关4与投切电容组5连接，本装置还包括控制器8、用于检测三相母线I每相电流的电流传感器9和用于检测三相母线I每相电压的电压传感器10，电流传感器9和电压传感器10均与控制器8的输入端连接，控制器8输出端与智能投切开关4连接；真空断路器2和三相母线I之间串联有熔断器6和避雷电路7，电流传感器9和电压传感器10设置在真空断路器2和熔断器6之间；三相母线I的一相母线上设有用于检测该相母线电流的电流传感器9，该电流传感器9与控制器8连接。具体来说，投切电容组5包括三个连接成三角形的投切电容，投切电容的连接点分别连接到智能投切开关4上。该投切电容组5的具体连接关系为三个投切电容依次首尾相连构成三角形的形状，其两两投切电容的连接点分别连接到智能投切开关4上；将投切电容组5采用三角形连接，可获得较大的补偿效果。智能投切开关4包括晶闸管开关和磁保持开关，晶闸管开关和磁保持开关并联连接，该晶闸管开关包括两个反并联连接的晶闸管。该智能投切开关4在接通和断开的瞬间具有可控硅过零投切的优点，而在正常接通期间又具有磁保持开关零功耗的优点。真空断路器2、电抗器3、智能投切开关4和投切电容组5串联形成的支路为功率补偿支路，该功率补偿支路有若干组且分别并联在三相母线I上。根据补偿容量的大小，可并联多个功率补偿支路，从而提高电网电能质量和稳定性并在使用时不产生谐波，损耗小。该高压无功自动补偿装置中，三相母线I的每相母线依次与熔断器6、避雷电路7、真空断路器2、电抗器3、智能投切开关4和投切电容组5连接，电流传感器9和电压传感器10设置在熔断器6和真空断路器2之间，在本装置中电流传感器9采用电流互感器，电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成的，将电流互感器的一次绕组串在熔断器6和真空断路器2之间的线路中，电流互感器的二次绕组串接在控制器8的输入端用于将采集三相母线I每相电流的电流信号输送给控制器8 ;在本装置中电压传感器10采用电压互感器，电压互感器主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成，在本装置中采用三个电压互感器并将三个单相电压互感器接成Υ0/Υ0形，电压互感器的一次绕组与三相母线I的每相连接，电压互感器的二次绕组分别接入控制器8的输入端用于分别检测三相母线I每相的电压信号并输送给控制器8 ;在三相母线I的一相母线上设置有电流互感器，该电流互感器采集该相母线的电流信号并输送给控制器8 ;三相母线I的另两相母线分别与控制器8连接，其中的一相母线 与控制器8之间连接有熔断器6 ;控制器8对电流互感器和电压互感器输送的信号分别进行处理，进而根据电流传感器9和电压传感器10检测出的功率因数信号判断控制投切电容组5的投切量并输出控制信号，智能投切开关4接收和执行来自控制器8的指令，完成投切电容组5的投切动作，从而调节补偿容量。本高压无功自动补偿装置可用于35KV线路，它根据电压、电流、功率因数等参数，利用控制器8控制投切电容组5的投切，提高了功率因数，降低了损耗，改善了电压质量；并且本装置能对配电网中的无功和谐波进行补偿，不仅达到节能降耗的目的，还减少了用电装置的损害及由谐波引起的事故。本高压无功自动补偿装置可通过无线通讯模块、GPRS和CDMA等通讯方式实现近程控制和遥测遥调。CDMA (Code Division Multiple Access)又称码分多址,是在无线通讯上使用的技术，CDMA允许所有使用者同时使用全部频带(1.2288Mhz)，且把其他使用者发出讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞问题。实施例二 如图2所示，实施例二的内容基本与实施例一的内容相同，不同点在于，该高压无功自动补偿装置中，投切电容组5包括三个连接成星形的投切电容，三个投切电容的连接点上连接有避雷电路7，三个投切电容的另一端与智能投切开关4之间分别串联有熔断器
6。该投切电容组5为三个投切电容的一端连接在一起，形成星形结构，在星形结构的连接点上连接避雷电路7，可有效地防止输电线路雷击跳闸事故的发生，为线路提供了可靠的保护；三个投切电容的另一端分别通过熔断器6与智能投切开关4连接，一旦线路有短路故障，熔断器6立刻跳开，可有效防止对投切电容组5和线路造成损害。在本实施例中，连接在线路中的电抗器3和投切电容可针对特定谐波组成LC调谐回路，使滤波支路对某次谐波阻抗很低，这条滤波支路起到滤波的作用。实施例三如图3所不,实施例三的内容基本与实施例一的内容相同，不同点在于,该高压无功自动补偿装置中，投切电容组5包括三个连接成三角形的投切电容，投切电容的连接点与智能投切开关4之间分别串联有电容和熔断器6。两两投切电容的连接点分别通过电容和熔断器6与智能投切开关4连接，一旦线路有短路故障，熔断器6立刻跳开，可有效防止对投切电容组5和线路造成损害；并且在本实施例中，连接在线路中的电抗器3和投切电容针对特定谐波组成LC调谐回路，使滤波支路对某次谐波阻抗很低，这条滤波支路起到滤波的作用。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了三相母线I、真空断路器2、电抗器3、智能投切开关4、投切电容组5、熔断器6、避雷电路7、控制器8、电流传感器9、电压传感器10等术语，但并不排除 使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
权利要求
1.一种高压无功自动补偿装置，包括真空断路器(2)和用于改变功率因数的投切电容组(5)，其特征在于，所述的真空断路器(2)进线侧与三相母线(I)连接，所述的真空断路器(2)出线侧依次串联有电抗器(3)和智能投切开关(4)，所述的智能投切开关(4)与上述的投切电容组(5)连接，本装置还包括控制器(8)、用于检测三相母线(I)每相电流的电流传感器(9)和用于检测三相母线(I)每相电压的电压传感器(10)，所述的电流传感器(9)和电压传感器(10)均与控制器(8)的输入端连接，所述的控制器(8)输出端与上述的智能投切开关(4)连接。
2.根据权利要求I所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的投切电容组(5)包括三个连接成三角形的投切电容，所述的投切电容的连接点分别连接到智能投切开关(4)上。
3.根据权利要求I所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的投切电容组(5)包括三个连接成三角形的投切电容，所述的投切电容的连接点与智能投切开关(4)之间分别串联有电容和熔断器(6)。
4.根据权利要求I所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的投切电容组(5)包括三个连接成星形的投切电容，三个投切电容的连接点上连接有避雷电路(7)，三个投切电容的另一端与智能投切开关(4)之间分别串联有熔断器(6)。
5.根据权利要求I或2或3或4所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的智能投切开关(4)包括晶闸管开关和磁保持开关，所述的晶闸管开关和磁保持开关并联连接。
6.根据权利要求5所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的晶闸管开关包括两个反并联连接的晶闸管。
7.根据权利要求6所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的真空断路器(2)和三相母线(I)之间串联有熔断器(6 )和避雷电路(7 )，上述的电流传感器(9 )和电压传感器(10)设置在真空断路器(2)和熔断器(6)之间。
8.根据权利要求7所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述的三相母线(I)的一相母线上设有用于检测该相母线电流的电流传感器(9)，该电流传感器(9)与控制器(8)连接。
9.根据权利要求8所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，上述的真空断路器(2)、电抗器(3)、智能投切开关(4)和投切电容组(5)串联形成的支路为功率补偿支路，该功率补偿支路有若干组且分别并联在三相母线(I)上。
全文摘要
本发明提供了一种高压无功自动补偿装置，属于电网无功功率补偿技术领域。它解决了现有的装置使用于35KV变电站时，存在电网电能质量不高，稳定性不够的问题。本高压无功自动补偿装置包括真空断路器和用于改变功率因数的投切电容组，真空断路器进线侧与三相母线连接，真空断路器出线侧依次串联有电抗器和智能投切开关，智能投切开关与投切电容组连接，本装置还包括控制器、用于检测三相母线每相电流的电流传感器和用于检测三相母线每相电压的电压传感器，电流传感器和电压传感器均与控制器的输入端连接，控制器输出端与智能投切开关连接。本装置在使用时不产生谐波，损耗小且电网电能质量和稳定性高。
文档编号H02J3/18GK102904264SQ20121037640
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者周鹤铭, 刘志远, 颜安军 申请人:浙江紫光电器有限公司