就地无功补偿装置的制作方法

本发明涉及供电技术领域，特别涉及一种就地无功补偿装置。

背景技术：

就地无功补偿装置中的电容器智能同步开关主要负责通过投切电容来控制电容器工作，由于电容器智能同步开关通常有一个投入间隔时间，一般都设为3分钟。即当电容器投入运行中切除以后，想要再次投入进行无功补偿需要等待3分钟时间。原因是电容器充电后再切除会有缓慢的放电时间，电容器的放电电压只有低于定值时，继电器触点两端电压过零点判断才能准确。国标中规定电容器内部要有放电电阻，但不能太小，否则不能满足电容温升要求。国标中规定电容器放电时间不能大于3分钟。

但是，在实际的无功补偿案例中，功率因数及无功功率变化周期在5～180秒的会有很多设备，如矿井升降机，油田采油设备，冲压设备等，要求补偿装置能够动态跟踪补偿。所以，如果将电容器切除后放电时间缩短到3秒以内就可以满足更加广泛的应用需求。然而现有的毫秒级的可控硅动态补偿装置成本较高，无法广泛应运于市场，以满足客户的需求。

技术实现要素：

要满足动态跟踪补偿需求，同时满足电容国标中温升标准，靠电容器内部电阻阻值调整已经无法实现，只有在电容本体之外加装放电器。

基于此，本发明提供的就地无功补偿装置，包括柜体、电容器以及放电时间小于3秒的放电器；

所述电容器与所述放电器均位于所述柜体内部，所述放电器与所述电容器并联。

作为一种可实施方式，所述放电器包括电感以及与所述电感串联的电阻。

作为一种可实施方式，所述电容器为三相共补电容器或者三相分补电容器。

作为一种可实施方式，所述放电器有3个；

3个所述放电器依次连接，形成供三相分补电容器放电的组合放电器。

作为一种可实施方式，所述放电器有3个；

3个所述放电器中的其中两个相互并联，并与剩余一个连接，形成供三相共补电容器放电的组合放电器。

作为一种可实施方式，本发明提供的就地无功补偿装置，还包括与所述电容器连接的多组电容回路；

所述电容回路设置在所述柜体内部；

所述电容回路的连接线为锰铜合金材料制成的扼涌电阻。

作为一种可实施方式，所述柜体的体积小于0.2立方米。

作为一种可实施方式，所述扼涌电阻的阻值为5毫欧。

作为一种可实施方式，所述电容回路的数量为6。

作为一种可实施方式，本发明提供的就地无功补偿装置，还包括温度控制器和轴流风扇；

所述温度控制器和所述轴流风扇位于所述柜体内部，所述温度控制器连接所述轴流风扇；当所述电容器的温度超过预设温度阈值时，所述温度控制器控制所述轴流风扇对所述电容器进行降温。

本发明相比于现有技术的有益效果在于：

本发明提供的就地无功补偿装置，通过在电容器的基础上加装放电时间小于3秒的放电器，大大缩短了就地无功补偿装置的无功补偿响应时间，最小连续投切时间间隔可达5秒，无功补偿跟踪响应能力强，符合国标的要求，成本低，能够广泛应运于市场，满足客户的需求。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的就地无功补偿装置的结构示意图；

图2为图1中所示的放电器与三相共补电容器的一连接电路原理图；

图3为图1中所示的放电器与三相共补电容器的另一连接电路原理图；

图4为采用图1中所示的放电器组成的给同步开关投切的三相分补电容器快速放电的组合放电器的原理示意图；

图5为采用图1中所示的放电器组成的给同步开关投切的三相共补电容器快速放电的组合放电器的原理示意图；

图6为图1中所示的扼涌电阻的主视图；

图7为图1中所示的扼涌电阻的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

如上所述，如果将电容器切除后放电时间缩短到3秒以内就可以满足更加广泛的应用需求，同时还要考虑电容器投入时装置功耗要小，放电器件温升要小于30K。电容器放电普遍采用电阻元件与电容并联的方式。当交流380V/50HZ电压加在电容器两端充电时，电阻也同时承受此交流电压。当断开交流电压后，电容通过电阻进行放电，放电时间与电容容值与电阻阻值的乘积成正比。

基于以上需求，本发明通过在电容器的基础上加装放电器，在电容加交流380V/50HZ电压时，与电容并联的放电器元件上通过的电流越小越好，使得放电器件消耗的功率也小，工作温度会低。而当断开交流电压后，电容通过放电器件放电的电流越大越好，这样放电时间就会短。

请参阅1，本发明实施例一提供的就地无功补偿装置，包括柜体1、铭牌2、显示屏3、塑壳断路器4、固定式接线端子5、扼涌电阻6、接线分线盒7、机箱隔板8、电容器智能同步开关9、通讯电路板10、塑料挖手11、连接导轨12、温度控制器13、轴流风扇14、电容器15、电容器支撑架16、放电器17以及机箱底板18。

本发明实施例一利用磁芯线圈在交流50赫兹下具有的高阻抗特性同时却在直流下具有低阻抗的特性，在传统就地无功补偿装置中增加了放电时间小于3秒的放电器17，放电器17与电容器15并联，并位于柜体1中。

本发明实施例提供的单个放电器可以由电感以及与电感串联的电阻构成。实际使用时，可以采用多个放电器组成组合放电器与电容器配合使用。例如，将3个放电器用一个塑料壳和环氧树脂灌封，形成与三相共补电容器和三相分补电容器相配的快速组合放电器。如此，通过改变单个放电器的参数和尺寸就可以做出匹配各种不同规格容量的三相电容器的组合放电器，将放电时间缩短到1秒以内。具体实施方式如下：

作为一种可实施方式，放电器与三相共补电容器的连接电路如图2所示：K1、K2为电容器智能同步开关，LA+RA、LB+RB、LC+RC分别为3个相同的放电器，C1、C2、C3组成三相共补电容器，在K1、K2投切电容的过程，接在AC相间的放电器在常温环境下(17摄氏度)工作温度达到55摄氏度，接在CB相间的放电器在常温环境下工作温度达到38摄氏度，接在AB相间的放电器在常温环境下工作温度达到25摄氏度，电容两端放电时间均小于3秒。

作为另一种可实施方式，为了使每个放电器工作时的温度更平均，且单个放电器的最高温升降低，在不改变放电器数量的前提下，放电器与三相共补电容器的连接电路如图3所示：K1、K2为电容器智能同步开关，LA1+RA1、LA2+RA2、LC+RC分别为3个相同的放电器，C1、C2、C3组成三相共补电容器，在K1、K2投切电容的过程中，三只相同规格的放电器温度差异变小，接在AC相间的两只放电器在常温环境下(17摄氏度)工作温度达到42摄氏度，接在CB相间的放电器在常温环境下工作温度达到44摄氏度，电容两端放电时间均小于3秒。

同理，如图4所示，将图2所示的三个规格相同的放电器互相连接，即可做成一个专门给同步开关投切的三相分补电容器快速放电的组合放电器；如图5所示，将图3所示的三个规格相同的放电器按第二种连接方式互相连接，即可做成一个专门给同步开关投切的三相共补电容器快速放电的组合放电器。

本发明实施例一提供的就地无功补偿装置，基于上述放电器的设置，无功补偿响应时间短，最小连续投切时间间隔可达5秒，无功补偿跟踪响应能力强，成本低，满足客户的使用需求。

就地无功补偿装置对于安装场地要求占用空间小，安装灵活。事实上，使用负载侧就地无功补偿方案相比采用供电侧集中式无功补偿方案，能够降低线损、补偿无功功率的效果更好。然而现有的就地无功补偿装置，通常体积较大(大于0.5立方米)，不便于用户现场安装。如果缩小就地无功补偿装置的体积，就意味着必须要缩短装置中电容回路的连接铜线，然而节省了连接铜线的无功补偿装置在运行时存在电容器智能同步开关的触点烧结无法分开的故障现象。

节省了连接铜线的无功补偿装置在运行时存在电容器的智能同步开关的触点烧结无法分开的故障现象，而同样的电容器在体积大的无功补偿装置中却不存在电容器的智能同步开关触点烧结而无法分开的故障现象。这是因为通常电容器的智能同步开关是在电压过零点投入，但由于实际运行中总会有200us的偏差；并且由于装置内有多组电容，所以当一组以上的电容投入时，再次投入的电容涌流值大小取决于装置整体的短路容量和开关过零点偏差值。电容在投入的瞬间阻抗可以近似为零，那么装置内每组电容回路的连接铜线阻抗就变成投入电容器涌流大小的决定因素。越短的连接铜线在相同短路容量下涌流越大。通过触点的涌流超过触点额定电流值2倍以上时，触点就会烧结。由于体积较大的无功补偿装置中连接电容回路的导线较长，所以电容回路中电阻较大，因此就不会发生电容器智能同步开关触点烧结无法分开的故障现象。

基于以上的原理，进一步地，本发明实施例一提供的就地无功补偿装置选择高电阻率的锰铜合金材料作为电容回路的扼涌电阻，用于代替连接长电线，既满足了小体积安装需要的短连接线长度要求，又满足了电容回路中阻抗值的要求，以及通过大电容电流的需要。使用时，可根据具体的电容回路需求确定扼涌电阻的阻抗和尺寸，以消除电容器智能同步开关触点烧结无法分开的故障现象，使用灵活。

继续参见图1，柜体1中还设置有与电容器15连接的多组电容回路，电容回路的连接线为锰铜合金材料制成的扼涌电阻6。使用时，可根据具体的电容回路需求确定扼涌电阻6的阻抗和尺寸，以消除电容器智能同步开关9触点烧结无法分开的故障现象，便于安装，使用灵活。

如图6和图7所示，扼涌电阻主要起到遏制涌流的作用，其阻值为5毫欧，工作时高度为27毫米，上端凸起长度为30毫米，伸展长度为120毫米，满足通过25A电流和具有5毫欧的线路阻抗，便于安装，成本较低。

本实施例通过采用高电阻率的锰铜合金材料作为电容回路的扼涌电阻，用于代替连接长电线，既满足了小体积安装需要的短连接线长度要求，又满足了电容回路中阻抗值的要求，以及通过大电容电流的需要。

现有的无功补偿柜体积太大(通常大于0.5立方米)，占用空间较大，不便于现场安装。本实施例提供的就地无功补偿装置，将所有元器件均集中在柜体1中，柜体1的体积小于0.2立方米，解决了就地无功补偿装置在多回路多种容量组合条件下最优化的小体积结构设计问题。

进一步地，本实施例提供的就地无功补偿装置中，电容回路的数量为6，无功容量配置方式灵活，无功补偿效果好。

利用本发明可以将所有为满足产品功能性能要求所需电气元器件、功能模块在符合国标要求的前提下，以最紧凑的安装方式组合连接起来，满足最大120kvar六回路就地无功补偿装置且现场安装空间小于0.2立方米的要求，节省了大量连接铜线，从而降低了装置整体成本，且便于就地安装。

上述实施例提供的就地无功补偿装置体积小于0.2立方米，并且所有元器件在工作时都会散发热量，这样就会使得装置壳体内温度较高。通常，电容器在40度环境温度下运行3小时左右内部温度就会达到60度，此时，电容器智能同步开关会进行过温保护，使电容器退出运行。

基于此，继续参见图1，本发明在上述实施例提供的就地无功补偿装置中增设了温度控制器13和轴流风扇14，以对电容器15进行温度控制。例如，当电容器15温度超过45度时，电容器智能同步开关9检测到此温度，以rs485通讯方式通知温度控制器13，温度控制器13控制两只轴流风扇14工作，用风冷方式散热，使得电容器15在40度环境温度下长期工作时，内部温度不超过60度，不会因过温保护退出运行。当电容器15温度低于40度时，轴流风扇14停止工作。进一步增强了装置整体的温控能力，可以保证电容器15长期不间断运行，安全且有效的实现在负载侧就地安装使用。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。