一种高压无功补偿装置的制作方法

本发明涉及电气设备技术领域，更具体地说，涉及一种高压无功补偿装置。

背景技术：

高压无功补偿装置属于电力系统中一次设备，作用在于提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供由线路输送的无功功率，降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，而在大系统中，还起到调整电网电压，提高电网稳定性的作用。

无源的无功补偿装置包括串联电容器、并联电抗器和并联电容器等几种方式。目前市场中无功补偿装置以高压并联电容器为主，并联电容器用来提高输送能力和补偿线路上的无功电压降落。电容器投入时存在很高的充电涌流，由于电容器在断开后仍然会保持相当长时间的充电状态，直到具有大时间常熟的放电回路给它放电为止，因此在串联电容器断开时，会存在常数大于2pu的过电压。

综上所述，如何有效地解决电容器在投放过程中存在涌流的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高压无功补偿装置，以电容器在投放过程中存在涌流的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高压无功补偿装置，包括：

用于控制电容器投切进行补偿的无功补偿控制器；

与所述无功补偿控制器信号连接、用于控制可调变压器投切的第一真空接触器；

与所述无功补偿控制器信号连接、用于控制所述电容器低电压投入的所述可调变压器，所述可调变压器的一端与所述第一真空接触器连接，所述可调变压器的另一端与进电线路连接。

优选地，还包括经所述第一真空接触器与所述可调变压器串联连接的高压电容器，所述高压电容器与高压电线连接，所述可调变压器调节自身漏抗以调节电抗值，所述可调变压器与所述高压电容器连接以改变电路的总阻抗值。

优选地，还包括滤波组件，所述滤波组件一端与高压电线连接，所述滤波组件的另一端与所述可调变压器串联连接以使所述可调变压器能够改变自身电抗值对电路进行滤波。

优选地，所述滤波组件具体为高压电容器和串联电抗器，所述高压电容器和所述串联电抗器串联连接。

优选地，所述可调变压器和所述串联电抗器设置于滤波柜的底部，所述第一真空接触器设置于所述可调变压器的上方，所述高压电容器设置于所述串联电抗器的上方。

优选地，所述电容补偿柜的底部设置有所述电容器，所述电容器经由高压熔断器与所述进电线路连接，所述电容器的一端与所述高压线连接。

优选地，还包括与所述无功补偿控制器信号连接、用于控制所述电容器投切的第二真空接触器，所述第二真空接触器设置于所述电容补偿柜的上方。

优选地，所述电容器的上方设置有放电线圈，所述放电线圈与所述电容器并联连接。

优选地，还包括与所述电容器并联连接的电涌防护器，所述电涌防护器设置于所述高压熔断器的上方。

优选地，还包括进线柜，所述无功补偿控制器、高压电感器和用于控制所述高压无功补偿装置投切的隔离开关均设置于所述进线柜的上方。

本发明提供了一种高压无功补偿装置，包括无功补偿控制器、第一真空接触器和可调变压器。其中，无功补偿控制器根据控制电容器的投切，对电路进行无功补偿，第一真空接触器与无功补偿器信号连接，用于控制可调变压器投切，可调变压器与无功补偿控制器信号连接，控制电容器的低电压投入，防止出现涌流。应用本发明提供的高压无功补偿装置，通过设置可调变压器对电路进行调压，解决电容器在投入过程中出现的涌流现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例提供的进线柜的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的滤波柜的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电容补偿柜的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的高压无功补偿装置的电路结构示意图。

附图中标记如下：

可调变压器1、第二真空接触器2、高压电容器3、串联电抗器4、放电线圈5、电涌防护器6、第一真空接触器7、高压熔断器8、电容器9、手柄10、无功补偿控制器2、高压电感器11、隔离开关13。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种高压无功补偿装置，以电容器在投放过程中存在涌流的问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4，图1为本发明实施例提供的进线柜的结构示意图；图2为本发明实施例提供的滤波柜的结构示意图；图3为本发明实施例提供的电容补偿柜的结构示意图；图4为本发明实施例提供的高压无功补偿装置的电路结构示意图。

其中在图4中，QS为隔离开关、CG为高压带电传感器、KM为真空接触器、ZK为无功补偿控制器、KQ为真空接触器、TM为可调变压器、FV为电涌保护器、FU为高压熔断器、C1为电容器、C2为高压电容器、FDG为放电线圈、L为串联电抗器。

在一种具体的实施方式中，高压无功补偿装置包括无功补偿控制器2、第一真空接触器7和可调变压器1。其中，无功补偿控制器2通过采集电力系统的电压、电流信号进行分析计算，根据无功功率的大小、功率因数和电压范围，自动控制电容器9投切进行无功补偿。一般的，无功补偿控制器2内设置有控制单元、计算单元等模块，以实现相应的功能。第一真空接触器7通过无功补偿控制器2的控制命令进行开关，以对可调变压器1的投切进行控制。第一真空接触器7与无功补偿控制器2、可调变压器1的具体如何进行连接可参考现有技术，在此不再赘述。

可调变压器1用于控制电容器9低电压投入，一端与第一真空接触器7连接，另一端与进电线路连接。可调变压器1与无功补偿控制器2信号连接、无功补偿控制器2的通过计算控制第一真空接触器7动作，同时控制可调变压器1由零开始调压，直至到母线额定电压，这样在整个电容器9投入过程中合闸无涌流产生。

具体的，还包括经第一真空接触器7与可调变压器1串联连接的高压电容器3，高压电容器3与高压电线连接，可调变压器1调节自身漏抗以调节电抗值，可调变压器1与高压电容器3连接以改变电路的总阻抗值。

可调变压器1也是可调电抗器，通过调节变压器漏抗来调节可调变压器1的电抗值，系统在工作时，通过无功补偿控制器2可以实时测量系统谐波参数，根据测量结果来控制调节可调变压器1从而改变电抗值，使滤波回路达到最佳工作状态。通过调节可调变压器1的电抗值和高压电容器3的电容值来对电抗值进行调节，使滤波回路的回路参数改变，从而改变其滤波特性。

进一步地，还包括滤波组件，滤波组件一端与高压电线连接，滤波组件的另一端与可调变压器1串联连接以使可调变压器1能够改变自身电抗值对电路进行滤波。

为了对电路的滤波效果更好，可通过设置滤波组件与可调变压器1进行连接，通过可调变压器1和滤波组件的组成来改变电路的滤波特性，可调变压器1通过改变自身电抗值对电路进行滤波，在其他实施例中，也可以设置其他形式的滤波装置对电路进行滤波，如滤波器等。

更进一步地，滤波组件具体为高压电容器3和串联电抗器4，高压电容器3和串联电抗器4串联连接。优选地，可调变压器1与高压电容器3和串联电抗器4串联连接，通过变压器的自动调整来改变电抗值，串联电抗器4和高压电容器3的值为固定，可调变压器1通过自动调节来改变电抗值，一般的，滤波回路对谐波总阻抗值的关系式为

$Z_r=\sqrt{{R_0}^2+{(h_0\·\mathrm{\ω}\·L-\frac{1}{h_0\·\mathrm{\ω}\·C})}^2}$

其中，为对某次谐波实现滤除效果，要求：Z_r≤0.2h₀X_DMAX，

上述关系式中：Z_r对应谐波次数为h₀的频率下的总阻抗，单位为Ω；

R₀为滤波回路的总直流电阻，单位为Ω；

L为回路电感值，单位为H；

C为回路电容值，单位为F；

h₀为滤波次数；

ω为电源角频率；单位为rad/s；

X_DMAX为对应滤波频率下的系统最大短路容量的阻抗，单位为Ω。

通过上述关系式，高压电容器3和串联电抗器4的值对滤波回路中的回路参数进行改变，从而改变其滤波特性。

具体的，可调变压器和串联电抗器4设置于滤波柜的底部，第一真空接触器7设置于可调变压器1的上方，高压电容器3设置于串联电抗器4的上方。

为了使得各元器件在滤波柜中位置摆放较为合理，减少连线，可将可调变压器1和串联电抗器4设置在滤波柜的底部，第一真空接触器7设置于可调变压器1的上方，高压电容器3设置在串联电抗器4的上方，使得连线简单，使得滤波柜的空间排布合理，优化滤波柜使用空间，当然，在其他实施例中，也可以设置在滤波柜的其他位置，具体的，可根据实际的需要自行进行设置。

进一步地，电容补偿柜的底部设置有电容器9，电容器9经由高压熔断器8与进电线路连接，电容器9的一端与高压线连接。

可将电容器9设置在电容补偿柜的底部，电容器9经高压熔断器8与进电线路连接，高压熔断器8与电容器9串联，当电容器9内部的50％至70％串联元件击穿时，高压熔断器8动作，将该台故障电容器9迅速从电容器组切除，有效地防止故障扩大。

更进一步地，还包括与无功补偿控制器信号连接、用于控制电容器9投切的第二真空接触器2，第二真空接触器2设置于电容补偿柜的上方。

无功补偿控制器控制第二真空接触器2的开合，以控制电容器9的投切，一般的，第二真空接触器2可设置在电容补偿柜的上方，以节约用线，在其他实施例中，也可以设置其他位置，只要能够达到相同的技术目的即可，对具体的实现形式不作限定。

具体的，电容器9的上方设置有放电线圈5，放电线圈5与电容器9并联连接。通过设置放电线圈5，当电容器9断开电源时，能够将电容器9两端的残余电压在5秒内的电压峰值降至0.1倍额定电压或50V以下，保证电路的及时断电，降低安全事故发生的几率。当然，具体的放电线圈5也可以为其他放电器件，此处不局限于放电线圈5，只要能够达到相同的技术目的即可，对具体的实现形式不作限定。

在一种具体的实施方式中，还包括与电容器9并联连接的电涌防护器6，电涌防护器6设置于高压熔断器8的上方。电涌防护器6限制投切电容器组引起的操作过电压，在其他实施例中，也可以设置其他形式的保护器，只要能够达到相同的目的即可，在此不再赘述。

具体的，包括进线柜，无功补偿控制器2、高压电感器11和用于控制高压无功补偿装置投切的隔离开关13均设置于进线柜的上方。

无功补偿控制器2一般设置在进线柜的上方，通过无功补偿控制器2对线路的进行无功补偿，优选地，进线柜上设置手柄10进而带动隔离开关13工作，以在停电检修时进行高压隔离。在其他实施例中，也可以设置在其他位置，均在本发明的保护范围内。

在一种具体的实施例中，但系统功率因素低的情况下，无功补偿控制器2控制第一真空接触器7动作，同时控制可调变压器1由零开始调压，直至到母线额定电压，使得电容器9在整个投入过程中合闸无涌流产生，可调变压器1到位后，无功补偿控制器2断开第一真空接触器7，投入第二真空接触器2，电容器9正常运行，在电容器9正常运行环境中，因现场工况，存在谐波，在谐波环境中，电容器9存在谐波放大现象，为减轻该现象，在系统中通过调节可调变压器1调节漏抗来调节可调变压器1的电抗值，通过与串联电抗器4、高压电容器3连接，使得滤波回路的参数改变，进而改变其滤波特性。

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。

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发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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。