一种中压大容量电能质量治理装置的制作方法

本实用新型属于多功能电力电子装置技术领域，特别涉及一种中压大容量电能质量治理装置。

背景技术：

一流配电网是一流电网和一流供电企业的重要基础，电能质量是以用户体验为评判准绳，审视供电服务水平的重要依据，亦是国际通用优质电能的评价标准。然而目前各类电能质量问题给企业、社会造成的经济损失和不良影响日益突出，用户对实现多类型电能质量综合治理的需求日趋强烈，安装中压大容量电能质量治理装置是提高电力系统稳定运行能力的重要手段。

对于低压小容量的敏感设备而言，在保障电源供电可靠性的前提下，采用在线式不间断电源（Uninterruptible Power Supply, UPS）是解决上述问题的常用解决方法。然而，在10kV或35kV电压等级的系统中，由于受到电力电子器件耐压和通流能力的限制，导致低压较为常用的UPS技术方案无法得以实施。近年来，随着电力电子技术的发展，基于H桥级联技术的大功率电力电子器件日趋成熟，为中压大容量电能质量治理装置在中高压配电系统的应用打开了技术之门。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种中压大容量电能质量治理装置，通过在系统电源和敏感负荷之间串联本电能质量治理装置，可以实现对负荷供电电压的综合电能质量治理。

本实用新型提出的一种中压大容量电能质量治理装置，采用的技术方案如下。

一种中压大容量电能质量治理装置主要由过电压保护装置、输入开关柜、10kV/380V降压变压器、软充电装置、移相变压器、3*n个功率单元模块、接地电阻、旁通开关柜、输出开关柜组成。

进一步的，所述过电压保护装置一端与10kV电源连接，过电压保护装置另一端与输入开关柜一端连接。

进一步的，所述输入开关柜另一端与移相变压器10kV绕组连接。

进一步的，所述过电压保护装置另一端与10kV/380V降压变压器10kV绕组侧连接。

进一步的，所述10kV/380V降压变压器380V侧绕组与软充电装置一端连接，软充电装置另一端与移相变压器三次绕组连接。

进一步的，所述过电压保护装置另一端与旁通开关柜连接，旁通开关柜另一端与输出开关柜一端连接。

进一步的，所述移相变压器3*n组690V副边绕组与3*n个功率单元模块三相输入侧连接（n为中压大容量电能质量治理装置的功率单元模块级联级数，3为A、B、C三相相数）。

进一步的，所述功率单元模块A1输出侧一端与接地电阻一端连接，所述接地电阻另一端与大地连接，所述功率单元模块A1输出侧另一端与功率单元模块A2输出侧一端连接，所述功率单元模块A2输出侧另一端与功率单元模块A3输出侧一端连接，依次类推，所述功率单元模块An-1输出侧另一端与功率单元模块An输出侧一端连接，所述功率单元模块An输出侧另一端与输出开关柜一端连接。

进一步的，所述功率单元模块B1输出侧一端与接地电阻一端连接，所述功率单元模块B1输出侧另一端与功率单元模块B2输出侧一端连接，所述功率单元模块B2输出侧另一端与功率单元模块B3输出侧一端连接，依次类推，所述功率单元模块Bn-1输出侧另一端与功率单元模块Bn输出侧一端连接，所述功率单元模块Bn输出侧另一端与输出开关柜一端连接。

进一步的，所述功率单元模块C1输出侧一端与接地电阻一端连接，所述功率单元模块C1输出侧另一端与功率单元模块C2输出侧一端连接，所述功率单元模块C2输出侧另一端与功率单元模块C3输出侧一端连接，依次类推，所述功率单元模块Cn-1输出侧另一端与功率单元模块Cn输出侧一端连接，所述功率单元模块Cn输出侧另一端与输出开关柜一端连接。

进一步的，所述输出开关柜另一端与用户负载连接。

本实用新型提出的一种中压大容量电能质量治理装置，其优点在于：所述电能质量治理装置能实现全电能质量治理。

所述软充电装置将充电电流有效的限制在一定范围内，从而降低操作过电压，减小中压大容量电能质量治理装置在充电过程中充电电流对直流母线上电容器的冲击。

所述旁路开关柜在装置发生故障停机时，断开输入开关柜，接入旁通开关柜，可以保证负载的连续供电，同时便于装置检修。

所述功率单元旁路开关可以在功率单元模块出现不可逆故障时，通过闭合旁路开关实现单元旁通运行而装置不停机。

所述功率单元储能电池组可以在电网电压出现电压暂降时，通过储能电池组放电维持直流母线电压恒定，从而保证对负荷的不间断供电。

附图说明

图1是中压大容量电能质量治理装置主回路拓扑结构图。

图2是中压大容量电能质量治理装置功率单元结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型提出的一种中压大容量电能质量治理装置作进一步描述。

图1为本实用新型提出的一种中压大容量电能质量治理装置主回路拓扑结构图，由过电压保护装置、输入开关柜、10kV/380V降压变压器、软充电装置、移相变压器、功率单元模块、接地电阻、旁通开关柜、输出开关柜组成。各模块可实现如下的主要功能。

过电压保护装置：用于限制雷电过电压和操作过电压，能够对相间和相地过电压都能起到有效的保护作用。

软充电装置：用于实现对装置中功率单元模块直流母线电容的软充电，可以减小充电瞬时大电流对直流母线电容的冲击，延长电容器寿命。

输入开关柜：用于分断电源与装置，当装置或电网出现故障时，断开开关，保证装置及电网安全。

旁通开关柜：用于当装置发生不可逆重故障需要停机时，断开输入开关柜，接入旁通开关柜，保证负载的连续供电。

移相变压器：用于实现电气隔离及电压等级的变换，消除装置不控整流部分对电网的谐波影响。

3*n个功率单元模块：n为功率单元模块串联级数，3为A、B、C三相相数。功率单元模块用于系统中多级功率单元串联，实现对负荷侧10kV输出。功率单元模块的作用分为两个部分，一是在电网电压正常情况下实现对负荷的高质量可靠供电；二是在电网出现暂降、谐波畸变、闪变、三相不平衡等异常状态时，实现对电网质量的综合治理。

接地电阻：用于消除共模电压对装置的影响。

输出开关柜：用于当装置发生故障时，断开开关，保证装置、负荷设备的安全。

图2 为图1所示中压大容量电能质量治理装置的功率单元结构图。功率单元模块由交流输入熔断器、三相不控整流桥、直流电容、放电电阻、H桥逆变单元、旁路开关、双向DC/DC变换器、功率二极管、直流接触器、直流熔断器、储能电池组构成。功率单元模块各部件的作用分别如下。

交流输入熔断器：交流输入熔断器的作用是当功率单元模块中直流母线电压出现短路故障时，快速熔断实现对移相变压器的保护。

三相不控整流桥：三相不控整流桥的作用是实现将三相交流电转换为直流电。

直流电容：直流电容的作用是支撑直流母线电压、滤除纹波、提供装置逆变部分所需纹波及谐波电流。

放电电阻：放电电阻的作用是装置停机时便于直流母线电容快速放电，便于设备检修和维护。

H桥逆变单元：H桥逆变单元的作用是将直流电变换为交流电，通过单元模块输出电平的移相叠加形成10kV输出电压给负载供电。

旁路开关：旁路开关的作用是当功率单元模块出现不可逆重故障时，通过闭合旁路开关让装置可以实现旁通运行，保证装置长期可靠的工作。

双向DC/DC变换器：双向DC/DC变换器的作用是在电网电压正常情况下，实现对储能电池组的充放电控制。

功率二极管：功率二极管的作用是当电网电压出现暂降，直流母线电压低于储能电池组电压的情况下，能够快速实现对储能电池组的放电，维持直流母线电压恒定。

直流接触器：直流接触器的作用是当功率单元模块出现故障，或者电池组出现故障时，实现储能电池组与直流母线的电气分断。

直流熔断器：直流熔断器的作用是当功率单元模块直流母线出现短路故障时，保护储能电池组的安全。

储能电池组：储能电池组的作用是当电网电压出现电压暂降时，通过储能电池组放电维持直流母线电压恒定，从而消除配电网侧电压暂降对负荷的影响。

上述实施例不能穷尽本实用新型的实现方式，对于本领域的技术人员，根据本实用新型的描述，结合本领域的常规技术可以有多种实现方式，其皆属于本实用新型的保护范围。