用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路，补偿装置包括电容器组，无损耗阻尼回路包括与电容器组连接并构成回路的阻尼支路，该阻尼支路包括相互连接的阻尼电阻和第一旁路开关，无损耗阻尼回路还包括与电容器组连接并构成回路的第二旁路开关，第二旁路开关与阻尼支路并联；第一旁路开关闭合后指定延时后，第二旁路开关闭合，第一旁路开关后，电容器组通过阻尼支路放电，阻尼电阻抑制放电电流峰值和频率，第二旁路开关闭合后，电容器组通过第二旁路开关放电。与现有技术相比，本发明两级旁路后，无电阻器R和电抗器L等部件长期接入回路，无插入损耗，相对于传统RL阻尼回路长期通电的旁路模式，更加经济节能。
【专利说明】
用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路
技术领域
[0001]本发明涉及低压治理领域，尤其是涉及一种用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路。
【背景技术】
[0002]利用串联在线路上的电容器组形成的集中性电容阻抗，补偿线路上的分布性电感阻抗，可以达到增加线路输送容量，改善配电电压质量，并改善并联各线路间的负荷分布情况以降低总损耗的目的，目前配电网串联电容器补偿装置在配电网“低电压”治理领域获得了广泛应用。
[0003]配电网串联电容器补偿装置的一个核心技术问题是旁路放电回路参数设计，因为电容器在运行过程中存在较高的运行电压，如果旁路开关直接闭合，电容器端电压突变，将产生峰值很高的振荡放电电流，对电容器和开关设备均造成危害，如果不采取限制措施，配电网串联电容器补偿装置将无法长期安全、稳定运行。
[0004]目前广泛应用的是放电阻尼回路由阻尼电阻器和阻尼电抗器并联后串入旁路开关回路，由于电阻器、电抗器的存在，设备旁路运行时必然产生插入损耗，且电抗器较为笨重，体积庞大。本文根据配电网串联电容器补偿装置运行特点，研究出一种无损耗旁路回路，设备体积、重量均明显下降，且不存在插入损耗，技术经济指标优越。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0007]—种用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路，所述补偿装置包括电容器组，所述无损耗阻尼回路包括与所述电容器组连接并构成回路的阻尼支路，该阻尼支路包括相互连接的阻尼电阻和第一旁路开关，所述无损耗阻尼回路还包括与所述电容器组连接并构成回路的第二旁路开关，所述第二旁路开关与所述阻尼支路并联；
[0008]第一旁路开关闭合后指定延时后，第二旁路开关闭合，第一旁路开关后，电容器组通过阻尼支路放电，所述阻尼电阻抑制放电电流峰值和频率，第二旁路开关闭合后，电容器组通过第二旁路开关放电。
[0009]所述第一旁路开关和第二旁路开关为真空断路器
[0010]所述第一旁路开关和第二旁路开关为真空接触器。
[0011 ] 所述阻尼电阻为:阻值为电容器组额定容抗10%?20%的电阻。
[0012]所述阻尼电阻为:阻值为电容器组额定容抗15%的电阻。
[0013]所述指定延时为0.02秒。
[0014]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0015]I)两级旁路后，无电阻器R和电抗器L等部件长期接入回路，无插入损耗，相对于传统RL阻尼回路长期通电的旁路模式，更加经济节能。
[0016]2)阻尼电阻主要限制放电电流，设计时不用考虑长期通流的损耗问题，取值可以比传统RL阻尼回路中的电阻值略大，设计相对简单。
[0017]3)取消了阻尼电抗器，代之为技术成熟，简单可靠的真空断路器或真空接触器。
[0018]4)阻尼电阻的阻值若小于电容器组额定容抗的10%，则限流效果不明显，仍会产生峰值较高的振荡放电电流对电容器和开关设备均造成危害，若阻值大于电容器组额定容抗的20%，则会造成成本的上升，因此按照串联电容器组额定容抗的10%?20%选择，可以取得较好的限流效果。
[0019]5)阻尼电阻的阻值取电容器组额定容抗的15%，由于阻尼电阻主要限制放电电流，设计时不用考虑长期通流的损耗问题，取值比传统RL阻尼回路中的电阻值略大，设计相对简单，效果最佳。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的结构不意图；
[0021]图2为无外部阻尼回路时串联电容器放电时等效电路；
[0022]图3为无外部阻尼回路时串联电容器放电时放电电流示意图；
[0023]图4为加装阻尼电阻时串联电容器放电时等效电路；
[0024]图5为加装阻尼电阻时串联电容器放电时放电电流示意图；
[0025]图6为电容器组电流波形示意图；
[0026]图7为阻尼电阻电流波形示意图；
[0027]其中:C-电容器组，R-阻尼电阻，DLl-第二旁路开关，DL2-第一旁路开关，R*-分布电阻，L*-分布电抗。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0029]旁路开关合闸时，如不加装阻尼回路，回路电阻很小，电容器将以高频、大幅值且衰减缓慢的周期性放电电流放电，这对电容器本身以及放电回路中其他设备都很不利。因此，在放电回路中接入阻尼电阻LR的作用是限制电容器放电电流幅值，以及消耗放电能量，使放电电流很快衰减。L的作用是为了降低旁路开关合闸时工频负荷电流流过R时的有功损耗，适当选择R与L的比例，可使工频负荷电流主要从电抗中流过，而电容器高频放电电流主要从电阻中流过。
[0030]传统阻尼回路存在如下三方面缺陷:
[0031]I)当旁路开关闭合时，工频负荷电流通过电阻R和电感L，必然产生一定的插入损耗，损耗大小和阻尼回路参数和线路电流大小决定；
[0032]2)阻尼电阻对放电电流起阻尼作用，阻尼电阻阻值设计小了，会导致放电电流衰减不明显；阻尼电阻阻值设计大了，会导致稳态损耗过大；电抗器同样存在这样的问题。传统阻尼回路的参数要在性能和损耗之间找到最佳平衡点，设计难度较高；
[0033]3)阻尼电抗器一般采用铁芯电抗器，体积大，重量大，不利于成套设备小型化和轻型化。
[0034]针对传统阻尼回路的问题，本申请提出一种新型的无损耗旁路回路，主要设备包括串联电容器组C、阻尼电阻R、第二旁路开关DL1、第一旁路开关DL2，如图1所示，一种用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路，补偿装置包括电容器组C，无损耗阻尼回路包括与电容器组C连接并构成回路的阻尼支路，该阻尼支路包括相互连接的阻尼电阻R和第一旁路开关DL2，无损耗阻尼回路还包括与电容器组C连接并构成回路的第二旁路开关DLl，第二旁路开关DLl与阻尼支路并联;第一旁路开关DL2闭合0.02秒后，第二旁路开关DLl闭合，第一旁路开关DL2后，电容器组C通过阻尼支路放电，阻尼电阻R抑制放电电流峰值和频率，第二旁路开关DLl闭合后，电容器组C通过第二旁路开关DLl放电。
[0035]当配电网串联电容器补偿装置控制器发出旁路命令后，第一旁路开关DL2闭合，电容器通过电阻器放电；DL2合闸完毕，DLl闭合，此时电容器已通过电阻放电，不会发生较大的放电电流，且DLl旁路后，线路电流全部通过DLl，不再流过电容器组C和阻尼电阻R，不会产生损耗，解决了常规旁路回路的损耗问题。
[0036]由于无损耗阻尼回路采用了两个旁路开关，因此也称为两级旁路回路。
[0037]第一旁路开关DL2和第二旁路开关DLl为真空断路器或真空接触器。
[0038]阻尼电阻R的设计主要考虑串联电容器放电电流幅值和频率限制效果，起阻值须为电容器组C额定容抗的10 %?20 %，优选为15 % ο当旁路开关合闸时，电容器组C将经过旁路开关放电，在放电回路中总具有分布电抗和分布电阻。每米导线的分布电抗约为1.0?2.5uH，如果在放电回路中的电阻R小于临界阻抗值，则放电过程具有周期特性。
[0039]无外部阻尼回路时串联电容器放电时等效电路如图2所示，放电电流如图3所示。
[0040]根据RLC回路特性可知，当串联电容器容值C不变时，增大阻尼电阻R，减小回路分布电抗L，可使周期振荡电流变为非周期电流。由于回路固有特性，分布电抗很难改变，只能加装阻尼电阻。加装阻尼电阻时串联电容器放电时等效电路如图4所示，放电电流如图5所不O
[0041]从图3和图5可以看出，加装阻尼电阻的作用明显，放电电流峰值降低至原值得I/4，持续时间从数十个周期降低至半个周期。
[0042]从图5也可以看出，阻尼电阻有效工作时间较短，仅为数ms。
[0043]现场线路分布电抗很难精确测量，阻尼电阻一般按照串联电容器组额定容抗的10%?20%选择，可以取得较好的限流效果。R的越大，限流效果越好，但工频续流引起的损耗也比较大。
[0044]旁路开关DL1、DL2的选择，一般按照额定电压、额定电流、额定频率、短路电流承受能力等常规技术条件选择即可，无特殊要求。
[0045]电容器组C电流波形如图6所示，阻尼电阻R电流波形如图7所示。
[0046]从图7可以看出，无损耗阻尼回路工作特点如下:
[0047]I)电容器组C放电电流分为两个阶段，第一阶段为带阻尼放电，此时放电电流为非周期快速衰减电流，但电流衰减至大于零的某一值;第二阶段为无阻尼放电，由于电容器组端电压已经大大降低，此时放电电流虽然为周期放电电流，但幅值很低，不会对开关和电容器组造成危害；
[0048] 2)阻尼电阻仅短时通过电流，因此不存在插入损耗问题。
【主权项】
1.一种用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路，所述补偿装置包括电容器组，所述无损耗阻尼回路包括与所述电容器组连接并构成回路的阻尼支路，该阻尼支路包括相互连接的阻尼电阻和第一旁路开关，其特征在于，所述无损耗阻尼回路还包括与所述电容器组连接并构成回路的第二旁路开关，所述第二旁路开关与所述阻尼支路并联； 第一旁路开关闭合后指定延时后，第二旁路开关闭合，第一旁路开关后，电容器组通过阻尼支路放电，所述阻尼电阻抑制放电电流峰值和频率，第二旁路开关闭合后，电容器组通过第二旁路开关放电。2.根据权利要求1所述的一种用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路，其特征在于，所述第一旁路开关和第二旁路开关为真空断路器。3.根据权利要求1所述的一种用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路，其特征在于，所述第一旁路开关和第二旁路开关为真空接触器。4.根据权利要求1所述的一种用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路，其特征在于，所述阻尼电阻为:阻值为电容器组额定容抗10%?20%的电阻。5.根据权利要求4所述的一种用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路，其特征在于，所述阻尼电阻为:阻值为电容器组额定容抗15%的电阻。6.根据权利要求1所述的一种用于配电网串联电容器补偿装置无损耗阻尼回路，其特征在于，所述指定延时为0.02秒。
【文档编号】H02H9/02GK106099881SQ201610407016
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】杨奕晖, 吴家华, 华思明, 谭琪明, 崔浩, 顾魏, 贺春, 赵刚, 李志友, 李宏, 段晓梅, 汪莹洁, 李涛, 袁红光, 王军生
【申请人】国网上海市电力公司, 中电普瑞科技有限公司