专利名称：瞬时抗谐波型无功功率自动补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于低压无功功率自动补偿装置领域，特别涉及一种瞬时抗谐 波型无功功率自动补偿装置。
技术背景随着国民经济的快速发展和电力电子技术的广泛应用，许多厂矿企业大量 使用各种非线性负荷，诸如各种整流电源、电弧炉、中频炉、变频电源等，各 种非线性负荷接入电网，导致电网中的高次谐波含量不断上升，使得谐波污染 日趋严重。谐波污染对电力系统的安全、稳定、经济运行带来极大影响，危及 用电安全，对周围的用电设备构成潜在威胁，同时又引起无功功率的严重不足， 降低电能质量。为了补偿电力系统无功功率的严重不足，提高系统电压水平， 低压无功功率自动补偿装置被大量使用，但目前使用的低压无功功率自动补偿 装置在电网系统中含有谐波的情况下，低压无功功率自动补偿装置与谐波之间 相互影响发生串、并联谐振，使谐波电流放大几倍甚至几十倍，造成电容器烧 毁及其它用电设备损坏，现使用的低压无功功率自动补偿装置存在以下的缺陷 和不足1、 当电网系统中含有谐波时，谐波电流叠加在电容器的基波电流上，使电容器 电流有效值增大，温升增高，引起电容器过热而降低电容器的使用寿命或使电 容器烧毁。2、 当电网系统中含有谐波时，谐波电压叠加在电容器的基波电压上，使电容器 电压有效值增大，电压峰值大大增加，使电容器在运行中发生局部放电而不能 熄灭，造成电容器损坏。3、 当电网系统中含有谐波时，在一定参数配合下，并联电容器组的容抗与电网 中其他谐波源的感抗满足相等条件时会发生并联谐振，对谐波电流起严重的放 大作用，使谐波电流放大几倍甚至几十倍，使电容器、电缆等用电设备过热、 加速绝缘老化、縮短使用寿命，以致损坏和烧毁。4、 当电网母线含有谐波电压时，在一定参数配合下，接在母线下的变压器的漏抗和变压器二次侧所接的电容器组会发生串联谐振，危及电容器本身和附近电 气设备的用电安全，危害进一步加剧，常常引起烧毁用电设备的严重事故。5、现使用的低压无功功率自动补偿装置，装置本身只能显示补偿装置投运后电 网的功率因数和补偿装置的工作电流，不能同时显示补偿装置投运前、投运后 电网的总电流值和功率因数值，补偿前、后效果不直观。 实用新型内容本实用新型的目的是针对现有低压无功功率自动补偿装置不能有效的抑制 谐波的串、并联谐振，不能在电网系统中含有谐波的情况下安全可靠工作，补 偿前、后效果不直观等技术问题，提供一种能够有效抑制谐波的串、并联谐振， 能够在电网系统中含有谐波的情况下安全可靠工作，快速跟踪补偿、补偿前、 后效果更加直观的瞬时抗谐波型无功功率自动补偿装置。本实用新型是这样设计的一种瞬时抗谐波型无功功率自动补偿装置，其特征是该装置包括微电脑控制器16、空气开关4、快速熔断器5、 二相全控阀投切电路6、 7、三相串联 补偿电抗器8、电容器9、补偿后电流表2、补偿后功率因数表3、补偿前电流 表18、补偿前功率因数表19;补偿主电路通过空气开关4、快速熔断器5、 二 相全控阀投切电路6、 7、三相串联补偿电抗器8与电容器9相连接；补偿主电 路采用三相两相控制，其中的两相是通过二相全控阀投切电路6、 7接于电源电 路中，另一相是直接接于电源电路中；补偿后电流互感器1与补偿后电流表2、 补偿后功率因数表3相连接，补偿前电流互感器17与补偿前电流表18、补偿前 功数因数表19相连接；温控开关与二相全控阀投切电路6、 7的触发器相连接， 并接于三相串联补偿电抗器8上。本实用新型与现技术相比具有如下优点1、 补偿主电路采用三相两相控制，可控硅数量比现技术省1/3，在相同容量、 相同柜体尺寸的情况下，有效的解决了现技术中无功补偿装置柜内电气元件的 散热空间不足，若要保证散热空间则需增加柜体尺寸的技术问题，使设备的布 局更科学、美观、散热空间更大。2、 有效抑制谐波的串、并联谐振对电容器及其它用电设^"的损坏，保障无功补 偿装置的关键部位电容器的安全可靠工作，提高电容器的使用寿命。3、 调整三相串联补偿电抗器的配置参数，电抗率从4. 5 6%调整为7%， 12 13% 调整为14%，使无功补偿装置的抑制谐波能力更稳定，工作更加安全可靠。4、 通过补偿后电流互感器与补偿后电流表、功率因数表相连接，补偿前电流互感器与补偿前电流表、功数因数表相连接，使无功补偿装置投前、投后电网总 的电流值和功率因数值直观的显示出来，使补偿前、后效果更加直观。5、 保护功能齐全、操作简单，装置采用针对每组电容器的空气开关和快速熔断 器双重保护，使每组电容器得到了充分保护。6、 动作响应时间快、自动跟踪、实时补偿、循环投切、数码显示、无需值守、 运行可靠、提高功率因数至0.95 0.99、提高供电质量、提高电能源利用率、 充分挖掘变压器容量、增加变压器的带载能力、降低供、用电系统网损、免交 或降低力率罚款、降低企业用电费用。
图1是本实用新型电路原理示意图。图中1、补偿后电流互感器；2、补偿后电流表；3、补偿后功率因数表； 4、空气开关；5、快速熔断器；6、 7为二相全控阀投切电路；8、三相串联补偿 电抗器；9、电容器；10、自动开关；11、转换开关；12、电压表；13、起动按 钮；14、停止按钮；15、继电器；16、微电脑控制器；17、补偿前电流互感器； 18、补偿前电流表；19、补偿前功率因数表；20、避雷器。
具体实施方式
下面将结合附图及实例对本实用新型作进一步详述如图1所示，本实用新型的补偿主电路由空气开关4、快速熔断器5、 二相全控阀投切电路6、 7、三相串联补偿电抗器8与电容器9组成，执行单元由9 个相同的补偿单元构成。补偿主电路采用三相两相控制，其中的两相是通过二 相全控阀投切电路6、 7接于电源电路中，另一相是直接接于电源电路中。该装 置通过三相串联补偿电抗器8与电容器9构成谐波吸收回路，有效抑制谐波的 串、并联谐振，能够在电网系统中含有谐波的情况下安全可靠工作，并且通过 调整三相串联补偿电抗器8的配置参数，电抗率从4. 5 6%调整为7%， 12 13% 调整为14%，使补偿装置的抑制谐波能力更稳定，工作更加安全可靠。温控开关 与二相全控阀投切电路6、 7的触发器相连接，并接于三相串联补偿电抗器8上， 防止谐波电流过大引起三相串联补偿电抗器8过热。补偿后电流互感器1安装在补偿装置与电源连接点的前端，与补偿后电流 表2和补偿后功率因数表3相连接，显示补偿装置投后电源电路总的电流值和 功率因数值；补偿前电流互感器17安装在补偿装置与电源连接点的后端，与补偿前电流表18和补偿前功率因数表19相连接，显示补偿装置投前电源电路总 的电流值和功率因数值，二块电流表2和18、 二块功率因数表3和19安装在补 偿装置的仪表盘上，使补偿前、后的补偿效果更加直观。微电脑控制器16的电流取样信号与补偿后电流互感器1相连接，电压取样 信号与自动开关10、转换开关11、起动按钮13、停止按钮14和继电器15的辅 助触点相连接，三相电源通过转换开关11接有电压表12并接有避雷器20。该装置采用自动控制技术，自动跟踪检测电网无功功率的变化，根据无功 功率的大小自动投切各组电容器，补偿后功率因数至0. 95 0. 99。瞬时抗谐波型无功功率自动补偿装置工作时，合上隔离开关SQ、合上补偿 主电路的空气开关4、合上自动开关IO、按下起动按钮13，继电器15得电，微 电脑控制器16得电。控制器得电后自动采集电网系统的电流信号和电压信号， 并经过运算、放大、比较后发出投切指令。控制策略采用多参量综合控制，即 以功率因数控制为基础，以无功功率控制避免投切振荡，以电网电压上限值和 负载电流下限值作为控制电容器组投切的约束条件，实现电容器组的智能综合 控制，过零投切，动态响应时间20ms，补偿投切一次到位。控制方式采用循环 投切工作方式，实现电容器组先投先切，后投后切的工作方式，循环投切方式 使各组电容器组及投切开关使用率均等，降低电容器组的平均运行温度，均衡 了各电气元件的工作次数，提高整机使用寿命和运行可靠性。动作原理是以"无 功需量并兼顾谐波"两个量作为动作判据，即当电网谐波含量较低时，以提高 功率因数为主要目的；当电网谐波含量较高时，谐波治理和无功补偿同时进行。 保护功能齐全，多功能集成智能化监控保护设过压、欠压、过热、过载、缺 相、短路、快熔、温控、风量及避雷等多种保护，能在外部故障或停电时自动 退出工作。该装置能有效的提高电网用电功率因数、改善电压质量、有效的抑 制谐波的串、并联谐振，用于供电系统中变压器二次侧低压补偿，可广泛应用 于冶金、化工、机械制造、船舶制造、油田、水泥等行业，具有良好的谐波治 理和无功补偿效果。
权利要求1、一种瞬时抗谐波型无功功率自动补偿装置，其特征是该装置包括微电脑控制器(16)、空气开关(4)、快速熔断器(5)、二相全控阀投切电路(6、7)、三相串联补偿电抗器(8)、电容器(9)、补偿后电流表(2)、补偿后功率因数表(3)、补偿前电流表(18)、补偿前功率因数表(19)；补偿主电路通过空气开关(4)、快速熔断器(5)、二相全控阀投切电路(6、7)、三相串联补偿电抗器(8)与电容器(9)相连接；补偿主电路采用三相两相控制，其中的两相是通过二相全控阀投切电路(6、7)接于电源电路中，另一相是直接接于电源电路中；补偿后电流互感器(1)与补偿后电流表(2)、补偿后功率因数表(3)相连接，补偿前电流互感器(17)与补偿前电流表(18)、补偿前功数因数表(19)相连接；温控开关与二相全控阀投切电路(6、7)的触发器相连接，并接于三相串联补偿电抗器(8)上。
专利摘要一种瞬时抗谐波型无功功率自动补偿装置，属于低压无功功率自动补偿装置领域，该装置主要包括微电脑控制器、空气开关、快速熔断器、二相全控阀投切电路、三相串联补偿电抗器、电容器、电流表、功率因数表。补偿主电路通过空气开关、快速熔断器、二相全控阀投切电路、三相串联补偿电抗器与电容器相连接，无功补偿和谐波治理同时进行。接于补偿点前后的电流互感器与补偿前后的电流表、功率因数表相连接，使补偿前、后的补偿效果更加直观。本实用新型具有安全可靠、可控硅数量比现技术省1/3、生产成本低、投切速度快20ms，补偿效果更加直观、提高功率因数至0.95～0.99，有效抑制谐波的串、并联谐振，大幅度提高装置的使用寿命和安全性，线损率降低10～50％。
文档编号H02J3/18GK201174598SQ20082007166
公开日2008年12月31日 申请日期2008年4月10日 优先权日2008年4月10日
发明者孙言国 申请人:延边国大节能技术设备有限公司