一种无功补偿电容器装置制造方法
【专利摘要】本申请提供了一种无功补偿电容器装置，所述无功补偿电容器装置包括：相互串联的可控电容器组和固定电容器组；所述可控电容器组包括：第二电抗、第二电容和开关，通过控制所述开关的通断控制是否对所述第二电容进行充电，以达到控制无功功率输出的目的，实现动态分级调节电容器装置的容量的功能。
【专利说明】一种无功补偿电容器装置
【技术领域】
[0001]本申请涉及电力系统设备领域，特别是涉及一种无功补偿电容器装置。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，晶闸管投切电容器型无功补偿装置主要应用于对无功负荷进行补偿，其主要采用并联投切方式。
[0003]目前市场上的采用所述并联投切方式的电容器装置一般采用分组式投切模式对补偿功率进行控制，所述分组式投切电容器又可分为真空接触器式分组投切电容器和晶闸管式分组投切电容器，所述真空式接触器式分组投切电容器的电容量分组取决于真空接触器的数量，所述真空接触器数量越多，则分组越细；所述晶闸管式分组投切电容器可根据电压等级和容量的不同，采用不同数量的串并联晶闸管。
[0004]但是，无论是在所述真空接触器式分组投切电容器还是所述晶闸管式分组投切电容器中，所述真空接触器和所述晶闸管承受的电压均为电容器装置的额定电压，所述真空接触器和晶闸管长期处于高电压状态下，使用寿命明显缩短。
【发明内容】
[0005]鉴于以上技术问题，本申请实施例提供一种无功补偿电容器装置，包括:
[0006]可控电容器组和固定电容器组；
[0007]所述固定电容器组的第一端与母线相连，第二端与所述可控电容器组的第一端相连；
[0008]所述可控电容器组的第二端采用三相星形接法；
[0009]其中:
[0010]所述固定电容器组，包括:
[0011]相互串联的第一电抗和第一电容，所述第一电抗的未与所述第一电容相连的一端作为所述固定电容器组的第一端，所述第一电容未与所述第一电抗相连的一端作为所述固定电容器组的第二端；
[0012]所述可控电容器组，包括:
[0013]第二电抗，所述第二电抗的第一端作为所述可控电容器组的第一端；
[0014]第二电容，所述第二电容的第一端与所述第二电抗第二端相连，所述第二电容的第二端作为所述可控电容器组的第二端采用三相星形接法；
[0015]开关，所述开关的第一端与所述电抗的第一端相连，所述开关的第二端与所述第二电容的第二端相连。
[0016]优选的，上述无功补偿电容器装置中，所述可控电容器组的个数为N+1，所述N+1个可控电容器组依次串联，所述N为不小于I的正整数。
[0017]优选的，上述无功补偿电容器装置中，所述N+1个可控电容器组的额定电压值相同。[0018]优选的，上述无功补偿电容器装置中，所述N+1个可控电容器组的额定电压值不同。
[0019]优选的，上述无功补偿电容器装置中，所述N+1个可控电容器组中的第二电抗的电抗率相同。
[0020]优选的，上述无功补偿电容器装置中，所述开关由反向并联的第一晶闸管和第二晶闸管组成。
[0021]优选的，上述无功补偿电容器装置中，所述第一晶闸管和第二晶闸管的控制端接有开关控制器，所述开关控制器用于控制所述第一晶闸管和第二晶闸管的通断。
[0022]优选的，上述无功补偿电容器装置中，所述第一晶闸管的阳极与所述第二电抗的第一端相连，第一晶闸管的阴极与所述第二电容的第二端相连。
[0023]优选的，上述无功补偿电容器装置中，当需要控制所述第二电容容量不输出时，在电网正半波时刻，所述开关控制器控制所述第一晶闸管导通、所述第二晶闸管截止，在所述电网负半波时，所述开关控制器控制所述第一晶闸管截止、所述第二晶闸管导通。
[0024]优选的，上述无功补偿电容器装置中，所述第一电容的个数为N+1，所述N+1个第一电容之间相互串联。
[0025]通过上述技术方案可知，本申请提供的所述无功补偿电容器装置，采用串联方式将固定电容器组与可控电容器组进行连接，通过控制所述开关的通断控制是否对所述第二电容进行充电，以达到控制功率输出的目的，可以实现在一组电容器装置内实现电容器输出无功功率的多级快速调节；可见，相比于现有技术中的技术方案，本申请中所述开关承受的电压为所述可控电容器组两端的电压，该电压值远小于所述无功补偿电容器装置组的额定电压值，所用晶闸管数量也少于整组投切的电容器装置晶闸管数量，所以采用本申请提供的技术方案，使所述开关的使用寿命明显增长。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本申请实施例提供的所述无功补偿电容器装置的结构图；
[0028]图2为实施例提供的所述N+1个可控电容器组的连接图；
[0029]图3为本申请另一实施例提供的无功补偿电容器装置的结构图；
[0030]图4为本申请另一实施例提供的无功补偿电容器装置的结构图。
【具体实施方式】
[0031]以上是本申请的核心思想，为了使本【技术领域】的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。[0032]本发明提供一种无功补偿电容器装置，已解决现有技术中所述真空接触器和所述晶闸管使用寿命短的问题。
[0033]下面对本发明实施例所提供的一种无功补偿电容器装置进行介绍。
[0034]实施例一
[0035]参见图1，图1为本申请实施例提供的所述无功补偿电容器装置的结构图。
[0036]本申请实施例提供了一种无功补偿电容器装置，包括:固定电容器组I
[0037]和可控电容器组2;
[0038]所述固定电容器组I的第一端与母线相连，第二端与所述可控电容器组2的第一端相连；
[0039]所述可控电容器组2的第二端三相星接；
[0040]其中:
[0041]所述固定电容器组1，包括:
[0042]相互串联的第一电抗LI和第一电容Cl,所述第一电抗LI未与所述第一电容Cl相连的一端作为所述固定电容器组I的第一端，其中所述第一电抗LI用于抑制电容器的合闸涌流，所述第一电容Cl未与所述第一电抗LI相连的一端作为所述固定电容器组I的第二端;
[0043]所述可控电容器组2，包括:
[0044]第二电抗L2，所述第二电抗L2的第一端作为所述可控电容器组2的第一端；
[0045]第二电容，第二电容的第一端与所述第二电抗第二端相连，第二电容的第二端作为可控电容器组的第二端采用三相星形接法；
[0046]开关，开关的第一端与电抗的第一端相连，开关的第二端与第二电容的第二端相连。
[0047]上述实施例提供的所述无功补偿电容器装置在应用时，所述通过控制所述开关K的导通与关断，控制所述可控电容器组2中的所述第二电容器C2的容量是否输出，当需要使所述电容器2的容量输出时，控制所述开关K断开，所述第二电抗L2和所述第二电容C2接入回路，所述第二电容C2的容量输出，此时开关K两端的电压大小为:所述无功补偿电容器装置的总电压减去所述固定电容器的电压。当不需要所述第二电容器C2的容量进行输出时，所述开关K导通，使所述第二电抗L2和第二电容C2短路，所述第二电容C2的容量不输出。
[0048]通过上述技术方案可知，本申请提供的所述无功补偿电容器装置，采用串联方式将固定电容器组与可控电容器组进行连接，通过控制所述开关的通断控制是否对所述第二电容进行充电，以达到控制功率输出的目的，可以实现在一组电容器装置内实现电容器输出无功功率的多级快速调节；可见，相比于现有技术中的技术方案，本申请中所述开关承受的电压为所述可控电容器组两端的电压，该电压值远小于所述无功补偿电容器装置组的额定电压值，所用晶闸管数量也少于整组投切的电容器装置晶闸管数量，所以采用本申请提供的技术方案，使所述开关的使用寿命明显增长。
[0049]参见图2，图2为实施例提供的所述N+1个可控电容器组的连接图。
[0050]可以理解的是，为了增大所述无功补偿电容器装置的补偿功率的调节范围，本实施例提供的所述可控电容器组的个数可以为N+1，所述N+1个可控电容器组依次串联，其中所述N为不小于I的正整数。
[0051]通过控制每个所述可控电容器组中的开关K，控制所述可控电容器组中的第二电容容量是否输出，其中所述无功补偿电容器装置的输出容量等于所述无功补偿电容器装置两端电压的平方除以容抗，所以在所述N+1个电容器组中，进行容量输出的所述第二电容的数量越多，所述无功补偿电容器装置的无功功率输出越低。
[0052]可以理解的是，为了能够根据实际需求来调节所述无功补偿电容器装置的输出无功功率，本申请实施例中的所述N+1个可控电容器组的额定电压值可以相同也可以不同。
[0053]实施例二
[0054]参见图3，图3为本申请另一实施例提供的无功补偿电容器装置的结构图。
[0055]相对于实施例一，本实施例中的开关由反向并联的第一晶闸管Tl和第二晶闸管T2组成。
[0056]其中，所述第一晶闸管Tl和第二晶闸管T2的控制端接有开关控制器，所述开关控制器用于控制所述第一晶闸管Tl和第二晶闸管T2的通断，所述第一晶闸管Tl的阳极与所述第二电抗L2的第一端相连，第一晶闸管Tl的阴极与所述第二电容C2的第二端相连；所述第二晶闸管T2的阳极与第一晶闸管Tl的阴极相连，所述第二晶闸管T2的阴极与所述第一晶闸管Tl的阳极相连。
[0057]可以理解的是，当采用所述第一晶闸管Tl和第二晶闸管T2，对所述第二电容的电容输出进行控制时，所述控制器控制根据电网中的正弦波电压控制所述第一晶闸管Tl和第二晶闸管T2的通断，具体的，当需要控制所述第二电容容量不输出时，在电网电压处于正半波时刻，所述开关控制器控制所述第一晶闸管Tl导通、所述第二晶闸管T2截止，在所述电网负半波时，所述开关控制器控制所述第一晶闸管Tl截止、所述第二晶闸管T2导通。当不需要所述第二电容容量输出时，则控制所述第一晶闸管Tl和所述第二晶闸管T2处于截止状态。
[0058]可以理解的是，本申请每个所述可控电容器组共用一个开关控制器，所述开关控制器可分别对每个所述晶闸管的通断状态进行控制。
[0059]参见图4，图4为本申请另一实施例提供的所述无功补偿电容器装置的结构图。
[0060]为了方便理解，本实施例还提供了一种无功补偿电容器装置的结构图，并参见图4，对本申请提供的无功补偿电容器装置的工作过程及原理进行介绍。
[0061 ] 参见图4，所述无功补偿电容器装置包括固定电容器组I，和相互串联的可控电容器组2和可控电容器组3，其中所述可控电容器组和固定电容器组的结构，在本申请的其他部分中已有详细介绍，所以在此只进行简单介绍即可:所述可控电容器组2、3的开关采用反向并联的晶闸管组成，并且其中可控电容器2和可控电容器3的额定电压值相同，且所述第一电容Cl和所述第二电容C2的电容容量相同。
[0062]参见图4中的无功补偿电容器装置结构，当所述可控电容器组2和可控电容器组3中的第一晶闸管Tl和第二晶闸管T2全部按照一定顺序导通时，所述可控电容器组2和可控电容器组3中的第二电容C2短路，假设此时所述无功补偿电容器装置输出容量为Q ;其中此时的导通顺序为:在电网电压处于正半波时，控制所述可控电容器组2和可控电容器组3中的第一晶闸管Tl导通，另外两个第二晶闸管T2截止，当电网电压处于负半波时，控制所述可控电容器组2和可控电容器组3中的第二晶闸管T2导通，另外两个第一晶闸管Tl截止。
[0063]当所述可控电容器组2中的第一晶闸管Tl和第二晶闸管T2截止，可控电容器组3中的晶闸管Tl和晶闸管T2全部按照一定顺序导通时，所述可控电容器组3中的第二电容C2短路，可控电容器组2中的所述第二电容C2容量输出，此时所述无功补偿电容器装置输出容量为0.75Q ;此时的导通顺序为:在电网电压处于正半波时，控制所述可控电容器组3中的第一晶闸管Tl导通，第二晶闸管T2截止，当电网电压处于负半波时，控制所述可控电容器组3中的第二晶闸管T2导通，第一晶闸管Tl截止。
[0064]当所述可控电容器组2和可控电容器组3中的第一晶闸管Tl和第二晶闸管T2全部截止时，所述可控电容器组2和可控电容器组3中的所述第二电容C2容量均输出，此时所述无功补偿电容器装置的输出容量为0.6Q。
[0065]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0066]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0067]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。`
【权利要求】
1.一种无功补偿电容器装置，其特征在于，包括:可控电容器组和固定 电容器组； 所述固定电容器组的第一端与母线相连，第二端与所述可控电容器组的第一端相连； 所述可控电容器组的第二端采用三相星形接法； 其中: 所述固定电容器组，包括: 相互串联的第一电抗和第一电容，所述第一电抗的未与所述第一电容相连的一端作为所述固定电容器组的第一端，所述第一电容未与所述第一电抗相连的一端作为所述固定电容器组的第二端； 所述可控电容器组包括: 第二电抗，所述第二电抗的第一端作为所述可控电容器组的第一端； 第二电容，所述第二电容的第一端与所述第二电抗第二端相连，所述第二电容的第二端作为所述可控电容器组的第二端采用三相星形接法； 开关，所述开关的第一端与所述电抗的第一端相连，所述开关的第二端与所述第二电容的第二端相连。
2.根据权利要求1所述的无功补偿电容器装置，其特征在于，所述可控电容器组的个数为N+ 1，所述N+1个可控电容器组依次串联，所述N为不小于I的正整数。
3.根据权利要求2所述的无功补偿电容器装置，其特征在于，所述N+1个可控电容器组的额定电压值相同。
4.根据权利要求2所述的无功补偿电容器装置，其特征在于，所述N+1个可控电容器组的额定电压值不同。
5.根据权利要求2所述的无功补偿电容器装置，其特征在于，所述N+1个可控电容器组中的第二电抗的电抗率相同。
6.根据权利要求1所述的无功补偿电容器装置，其特征在于所述开关由反向并联的第一晶闸管和第二晶闸管组成。
7.根据权利要求6所述的无功补偿电容器装置，其特征在于，所述第一晶闸管和第二晶闸管的控制端接有开关控制器，所述开关控制器用于控制所述第一晶闸管和第二晶闸管的通断。
8.根据权利要求7所述的无功补偿电容器装置，其特征在于，所述第一晶闸管的阳极与所述第二电抗的第一端相连，第一晶闸管的阴极与所述第二电容的第二端相连。
9.根据权利要求8所述的无功补偿电容器装置，其特征在于，当需要控制所述第二电容容量不输出时，在电网电压处于正半波时刻，所述开关控制器控制所述第一晶闸管导通、所述第二晶闸管截止，在所述电网负半波时，所述开关控制器控制所述第一晶闸管截止、所述第二晶闸管导通。
10.根据权利要求1所述的无功补偿电容器装置，其特征在于，所述第一电容的个数为N+1，所述N+1个第一电容之间相互串联。
【文档编号】H02J3/18GK103618321SQ201310645727
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】付大志, 王波, 丁建永, 王同随 申请人:青岛市恒顺电气股份有限公司