专利名称：110千伏滤波补偿成套装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种谐波动态治理与无功动态补偿装置。
背景技术：
随着电力电子技术的广泛应用与发展，供电系统中增加了大量的非线性负栽，如 低压小容量家用电器和高压大容量的工业用交、直流变换装置，特别大功率换流设备(包 括电解、冶炼等整流设备)在电解、化工行业的普遍应用，造成了电网电流、电压波形发生 畸变，从而引起电网的谐波“污染”，产生电网谐波“污染”的另一个重要原因是电网接有冲 击性、波动性负荷，如电弧妒、大型轧钢机、电力机车等，它们在运行中不仅会产生大量的高 次谐波，而且会使电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重。谐波源产生的谐波不但危及电网 及其它电力用户而且也危及自身，因此谐波的治理是十分必要且有实际经济效益的。滤波 补偿通俗的讲就是谐波治理和无功补偿作为一个整体来进行考虑而形成的，装设谐波补偿 装置传统的就是采用LC调谐滤波器，这种滤波器既可以补偿谐波，又可以补偿无功功率， 而且结构简单，一直被广泛使用，这种滤波器的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状 态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC调谐滤波器过载甚至烧毁，此外，它 只能补偿固定频率的谐波，补偿效果也不理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可根据负荷变化自动调整补偿容量、 安装维护方便的110千伏滤波补偿成套装置。为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案
一种110千伏滤波补偿成套装置，包括滤波支路、控制器，其特征在于所述滤波补偿 装置由3条滤波支路构成，每条滤波支路均由真空断路器、带接地隔离开关、电抗器、电容 器组、单相隔离开关串联而成，单相隔离开关与一接地开关相连，真空断路器与带接地隔离 开关之间并联有避雷器一，带接地隔离开关与电抗器之间并联有避雷器二，每条滤波支路 的真空断路器输入端分别与IIOkV母线的相连，控制器的一端与IlOkV母线电连接，控制器 的另一端与每条滤波支路的真空断路器输入端连接，控制器采集母线三相电流电压信号然 后送至真空断路器进行控制。所述电容器组包括喷逐式熔断器一、喷逐式熔断器二、电容器一、电容器二，喷逐 式熔断器一、电容器一、电容器二、喷逐式熔断器二依次串联形成两臂，两臂并联组成电容 器组，两臂的电容器一与电容器二中间桥接一个电流互感器。所述控制器采用32位ARM微处理器芯片。所述电容器选用金属全膜介质的滤波电容器。所述电抗器为铝导线绕制、空芯结构。本发明与现有技术相比具以下有益效果1、节能降耗补偿滤波装置投入后，该次谐波通过电容电抗导离电力系统，使电力系统 不受该次谐波的危害，从而稳定其供电系统，供电电压的稳定使变压器得到最有效的利用， 消除无功电流的流动，可降低线路和变电所变压器的损耗，系统功率因数也会得到显著的 改善，本装置在滤除系统谐波的同时具有无功功率补偿的作用。2、使三 相电极电压基本保持平衡装置投入运行后，其供电质量将得到明显改 善，谐波含量减少，电压稳定，提高供电的可靠性和安全性；延长设备寿命；保障电网安全 经济运行。
图1为单个支路滤波器的滤波原理图 图2为本发明的电路结构图。
具体实施例方式参见图1，图1为单个支路滤波器的滤波原理图，单调谐滤波器的原理是利用电 容与电感的串联回路使在该次频率下容抗和感抗相等总阻抗为零，这样该调谐频率的谐波 电流理论上全部流入滤波器达到滤波的目的，事实上由于滤波支路存在一定的直流电阻， 而且由于参数偏差也不可能保证调谐回路容抗和感抗完全抵消，所以实际吸收的谐波电流 应该为谐波电流源在滤波器实际阻抗和系统阻抗之间的分流，谐波器调谐越精确，实际阻 抗越小，分流IF就越大。滤波器的设计首先是根据谐波电流分布情况以及补偿量的大小合 理设置滤波支路以及各支路的电容电感参数，然后根据系统接线电路图计算每一频率下的 谐波电流流入滤波支路和流入系统的大小，校核出一个最佳方案，这个计算过程由于计算 量十分庞大而往往需要借助计算机进行。考虑到变压器等设备投运工况，单台投运和多台 投运其无功需求相差很大，因此滤波器的投切顺序必须满足先投低次支路后投高次支路， 先切高次支路后切低次支路的原则下尽量满足各种工况下的无功补偿要求，这里要说明的 是，虽然切下一个支路后会影响该次谐波的滤波效果，但此时负荷电流也小了，相应的谐波 电流也变小，因此总体的电网谐波水平还是可以满足要求。基于以上因素，本发明的滤波补偿装置由3条滤波支路构成，3条支路分别为3次 滤波、5次滤波、7次滤波兼高通支路三条滤波支路，相对应3次、5次、7次的谐波，根据各次 谐波发生量的情况以及无功需求，经过计算机专用程序的优化仿真设计，确定各条滤波支 路设置及容量分配，每条滤波支路均由真空断路器1、带接地隔离开关3、电抗器4、电容器 组10、单相隔离开关8串联而成，单相隔离开关8与一接地开关相连，真空断路器1与带接 地隔离开关3之间并联有避雷器一 2，带接地隔离开关3与电抗器4之间并联有避雷器二 2’，每条滤波支路的真空断路器输入端分别与IlOkV母线的相连，控制器9的一端与IlOkV 母线电连接，控制器9的另一端与每条滤波支路的真空断路器1输入端连接，控制器9采集 母线三相电流电压信号然后送至真空断路器1进行控制。电容器组10包括喷逐式熔断器一 5、喷逐式熔断器二 5’、电容器一 6、电容器二 6’，喷逐式熔断器一 5、电容器一 6、电容器二 6’、喷逐式熔断器二 5’依次串联形成两臂，两 臂并联组成电容器组，两臂的电容器一 6与电容器二 6’中间桥接一个电流互感器7。电抗器4为铝导线绕制、空芯结构，电容器选用金属全膜介质的滤波电容器，可采用AFM型滤波电容器，采用金属化膜，真空浸渍优质的绝缘油内置防爆装置，安全可靠，电 流过载能力> 1.51η。电容器在1.1倍的额定电压、1.3倍的额定电流下长期运行。控制器9其结构主要包括电源电路、显示电路、按键电路、电量测量电路、采样电 路以及CPU，控制器采用32位ARM微处理器芯片、多任务操作系统内核，由电源电路向各个 其他电路供电，电量测量电路与采样电路及CPU相接，采样电路用于采集母线三相电流电 压信号，并将信号转换传送给电量测量电路，电量测量电路将采样电路送来的信号进行处 理，与CPU进行通讯完成信号的双向传输，CPU监控工作状态，将电量测量电路送来的信号 进行分析、逻辑判断、计算，以控制装置的工作状态。电量测量电路采用美国ANOLOG DEVICE 公司生产的ADE7758型号的专用电能测量芯片。控制器功能齐全操作方便，有自动报警装 置，有过电压、过电流、超谐波等各项保护功能，确保产品所有操作使用监控都能在控制室 内操作，设备操作方便，安全可靠。控制器也可以选用市面上的一些通用控制器，比如说西 门子公司生产的S7-200可编程控制器或者是华冠公司生产的JKGF系列的控制器。IlOkV补偿滤波装置的3条滤波支路分别与三相母线的一相相连，其工作过程如 下首先合上带接地隔离开关3，由控制器9从电网取得三相电压、电流信号，然后经控制器 计算并判断是否投切电容器组10，如果系统的功率因数达不到要求，控制器9输出一个信 号给真空断路器1，真空断路器1合闸，电容器投入运行；当控制器9检测系统不再需要电 容器运行时，控制器9会发出一个切除指令给真空断路器1，真空断路器1分闸，电容器组退 出运行，断开带接地隔离开关3，合上单相隔离开关8。IlOkV等级电容器组的保护对装置的安全进行十分重要，由于整个电容器组是由 数个电容器串联段组成，当其中一个串联段发生击穿时反映到装置总电流的升高很小，因 此依靠过流保护来实现电容器组内部局部故障的保护是不可能的。因此对IIOkV及以上的 电容器装置，比较有效的保护是桥式差动电流保护，即装置的每相都分成两个臂，两臂中间 桥接一台电流互感器，当任一桥臂的电容器发生故障时都会很灵敏地在互感器上流过不平 衡电流，再由该电流驱动保护单元动作断开断路器。本发明按电压质量要求自动投切补偿滤波柜，电压超出最高设定值时，逐步切除 电容器组，直至电压合格为止；电压低于最低设定值时，在保证不过补条件下逐步投电容 器组在投电容器前先探询是否电压超高限，再决定是否投电容，以免频繁动作，通过综合控 制使母线电压始终处于规定范围。
由上面的电路结构得出本装置具有如下作用1)本装置在滤除系统谐波的同时具有 无功功率补偿的作用；2)本装置投入后保证各项谐波指标满足国家标准关于谐波限值的要 求； 3)考核点月平均功率因数满足平均功率因数> 0. 95 ；4)本装置投入后不与系统 发生并联谐振，即在各种运行方式下谐振点不在主要次谐波频率下；5)对本装置过电流、过 电压安全性能进行校核；6)以最经济的投资来实现本装置的技术、安全指标。
权利要求
1.一种110千伏滤波补偿成套装置，包括滤波支路、控制器(9)，其特征在于所述滤 波补偿装置由3条滤波支路构成，每条滤波支路均由真空断路器(1)、带接地隔离开关(3)、 电抗器(4)、电容器组(10)、单相隔离开关(8)串联而成，单相隔离开关(8)与一接地开关相 连，真空断路器(1)与带接地隔离开关(3)之间并联有避雷器一(2)，带接地隔离开关(3)与 电抗器(4)之间并联有避雷器二(2’)，每条滤波支路的真空断路器(1)输入端分别与IlOkV 母线的相连，控制器(9)的一端与IlOkV母线电连接，控制器(9)的另一端与每条滤波支 路的真空断路器输入端连接，控制器(9)采集母线三相电流电压信号然后送至真空断路器 (1)进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种110千伏滤波补偿成套装置，其特征在于所述电容器 组(10)包括喷逐式熔断器一(5)、喷逐式熔断器二(5’)、电容器一(6)、电容器二(6’)，喷 逐式熔断器一(5)、电容器一(6)、电容器二(6’)、喷逐式熔断器二(5’ )依次串联形成两 臂，两臂并联组成电容器组，两臂的电容器一(6)与电容器二(6’)中间桥接一个电流互感 器(7)。
3.根据权利要求1或2的一种110千伏滤波补偿成套装置，其特征在于所述控制器 (9 )采用32位ARM微处理器芯片。
4.根据权利要求1或2所述的一种110千伏滤波补偿成套装置，其特征在于所述电 容器选用金属全膜介质的滤波电容器。
5.根据权利要求1或2所述的一种110千伏滤波补偿成套装置，其特征在于所述电 抗器(4)为铝导线绕制、空芯结构。
全文摘要
本发明涉及一种110千伏滤波补偿成套装置，包括滤波支路、控制器，所述滤波补偿装置由3条滤波支路构成，每条滤波支路均由真空断路器、带接地隔离开关、电抗器、电容器组、单相隔离开关串联而成，单相隔离开关与一接地开关相连，真空断路器与带接地隔离开关之间并联有避雷器一，带接地隔离开关与电抗器(4)之间并联有避雷器二，每条滤波支路的真空断路器输入端分别与110kV母线的相连，控制器的一端与110kV母线电连接，控制器的另一端与每条滤波支路的真空断路器输入端连接，控制器采集母线三相电流电压信号然后送至真空断路器进行控制。补偿滤波装置投入后，该次谐波通过电容电抗导离电力系统，使电力系统不受该次谐波的危害，从而稳定其供电系统。
文档编号H02J3/01GK102130456SQ20101053366
公开日2011年7月20日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者李飞龙, 杜小毛, 童淮安 申请人:国网南自控股(杭州)有限公司