一种低压无功自动补偿装置制造方法
【专利摘要】一种低压无功自动补偿装置，包括三相四线制的低压母线、补偿控制器、开关和电容器，低压母线的线路上设有总保护开关、输出端与补偿控制器连接的电流测量信号采集器和三相低压信号采集器，电容器包括多组低压三相电容器组和单相电容器组，每组低压三相电容器组均通过相应的微型断路器和复合投切开关连接至低压母线的三个相线；每组单相电容器组中的三个电容器均通过独立的断路器和同步投切开关与低压母线相应的相线连接；所述的补偿控制器还连接有双模无线通讯模块，补偿控制器的控制信号输出端与复合投切开关和同步投切开关连接。该装置根据无功负荷及功率因数自动投切电容器组，可实现在负荷峰谷期快速跟踪无功补偿需求。
【专利说明】 —种低压无功自动补偿装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及低压电网的节能装置，具体的说是一种低压无功自动补偿装置。【背景技术】
[0002]随着国民经济的高速发展和人民生活水平的提高，社会对电力的需求日益增长，对供电的可靠性和供电质量提出更高的要求。由于负荷的不断增加，对电网无功的要求也随之增加，无功功率如同有功功率一样，是保证电力系统电能质量、电压质量，及降低网损和安全运行不可缺少的部分，解决无功补偿的问题对降损节能有着极其重要的意义。传统低压无功补偿装置存在三相不平衡现象，如采用单一的同投同切的交流接触器式装置，只要有一相负荷达到动作条件，接触器就动作，必然会造成接触器的频繁投切；再者投切过程中涌流大，操作过电压高，接触器触头很容易严重烧毁，影响了电容器的使用寿命和装置的安全可靠性。
[0003]传统低压自动补偿装置还存在以下不足是:普遍存在设备投运率低、故障多、补偿效果不好的问题，原因如下:(1)电容器分配级差大，运行不经济。比如200kVA台区一般按总容量60kvar设计,分3级20kvar,级差达20kvar,造成20kvar以下的无功缺口无法投入补偿。依据国标《GB/T13462电力变压器经济运行》标准计算，每年会造成约16000度电量的损失。(2)电容器的投切开关故障多。用于电容器投切的开关有以下几种，a、接触器:这是一种有触点的传统电容器切换开关，投切过程有涌流、电弧，频繁投切易造成触点烧蚀、粘连；接通时操作线圈需要长期通电，有损耗；灰尘污染后会造成触点接触不良、噪声大、线圈烧毁等故障；b、可控硅:其缺点是发热，损耗大，需要加装风机、散热器，不仅体积大、成本高、可靠性差，而且自身能耗也高，节能效果差；c、复合开关:可靠较好，但体积大、价格高。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中的低压无功补偿装置存在三相不平衡现象，以及设备投运率低、故障多、补偿效果差的问题，提供一种低压无功自动补
|石术C且ο
[0005]本实用新型为解决上述问题所采用的技术方案为:一种低压无功自动补偿装置，包括三相四线制的低压母线、补偿控制器、开关和电容器，低压母线的线路上设有总保护开关，以及分别用于对线路的三相电流和三相电压进行实时取样的电流测量信号采集器和三相低压信号采集器，电流测量信号采集器和三相低压信号采集器的输出端与补偿控制器连接，所述的电容器包括多组呈三角形接线的低压三相电容器组和多组呈星形接线的单相电容器组，每组低压三相电容器组均通过相应的微型断路器和复合投切开关连接至低压母线的三个相线；每组单相电容器组中的三个电容器均通过独立的断路器和同步投切开关与低压母线相应的相线连接；所述的补偿控制器还连接有用于发送电路状态信号和接收控制信号的双模无线通讯模块，补偿控制器的控制信号输出端与复合投切开关和同步投切开关连接。[0006]所述的补偿控制器通过RS485总线控制复合投切开关和同步投切开关的通断。
[0007]所述的补偿控制器上还设有有线通讯接口。
[0008]所述低压母线的线路上还设有避雷器，本实用新型采用带空气间隙的氧化锌避雷器，避免产生漏泄电流，增加了使用寿命；对母线进行过电压保护。
[0009]由于电力系统测控终端大都安装野外环境中，地点偏远，设备必须能够在特殊的环境下长期稳定地工作，补偿控制器连接的双模无线通讯模块可以实现对分布各地的补偿控制器进行监控，也能实现移动监控，具有测量精度高、功能完善、组网灵活、可靠性高以及成本低等特点，而且，还具有自动恢复通讯能力，保证系统稳定工作，无需人为干预，使得终端设备能适应恶劣的工作环境。
[0010]本实用新型中，三相低压信号采集器和电流测量信号采集器分别采集线路低压端的三相电压、电流信号，获得三相电压、电流、频率和功率因数等负荷参数值，并根据用户通过低压无功自动补偿装置显示操作器的设定来决定是否进行功率补偿，补偿的投切控制取样物理量为无功功率或无功电流。根据用户需要设定的三相共补与分相补偿路数，装置先执行投入多组三相电容器组的三相共补，然后根据各相无功功率不平衡情况执行投入多组单相电容器组的分相补偿。该装置通过RS232通讯方式将数据传送到管理计算机处理。
[0011]本实用新型中，补偿控制器可对线路的三相电压、三相电流实时取样，经行数据分析后，通过不同的方式实现对复合投切开关和同步投切开关的经行闭合/切断容性负载的控制及保护；复合投切开关和同步投切开关使线路和低压三相电容器组及单相电容器组之间回路的导通、关闭；多级单相电容器组实现在三相无功同时补偿、单相无功的补偿；微型断路器实现对低压三相电容器组与单相电容器组的过流、速断保护。
[0012]有益效果:(I)、该装置在使用时，系统优先投入共补偿的低压三相电容器组，然后投入分补偿的单相电容器组，如果系统需求无功值仍欠缺且欠缺值小于单只低压三相电容器值时，继续投入单相电容器组，如果投入的单相电容器组容值之和是单只低压三相电容器容值整数倍时，则切除相对应投入的单相电容器组，再投入一个三相电容器，若同等规格的电容器组中的其中几个达到预定的使用时间后，则可通过投切开关循环投切替换。
[0013](2)采用三相共补偿与多组小容量单相分补偿的编码及循环混合投切模式，根据无功负荷及功率因数自动投切电容器组，可实现在负荷峰谷期快速跟踪无功补偿需求，达到无功的粗调与微调基本无级差补偿的目的，还可使无功功率得到无间隙连续补偿，节能效果较好，保证补偿效果的同时还可延长其使用寿命。
[0014](3)、该装置运行安全可靠，该装置的核心元件复合投切开关和同步投切开关都具备过零投切功能，稳定性较高；另外，单相电容器组的自身运行电流低至1.44A，故障率较小。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的电气控制方框图；
[0016]图2为本实用新型的接线原理图；
[0017]图3为本实用新型的实施装置图；
[0018]图4为图3的后视图。
[0019]附图标记:1、低压母线，2、总保护开关，3、复合投切开关，4、低压三相电容器组，5、同步投切开关，6、单相电容器组，7、电流测量信号采集器，8、三相低压信号采集器，9、微型断路器，10、补偿控制器，11、有线通讯接口，12、双模无线通讯模块，13、RS485总线，14、避雷器。
【具体实施方式】
[0020]如图1和图2所示，一种低压无功自动补偿装置，包括三相四线制的低压母线1、补偿控制器10、开关和电容器，低压母线I的线路上设有总保护开关2和避雷器14，以及分别用于对线路的三相电流和三相电压进行实时取样的电流测量信号采集器7和三相低压信号采集器8，电流测量信号采集器7和三相低压信号采集器8的输出端与补偿控制器10连接，所述的电容器包括多组呈三角形接线的低压三相电容器组4和多组呈星形接线的单相电容器组6，每组低压三相电容器组4均通过相应的微型断路器9和复合投切开关3连接至低压母线I的三个相线；每组单相电容器组6中的三个电容器均通过独立的断路器和同步投切开关5与低压母线I相应的相线连接；所述的补偿控制器10还连接有用于发送电路状态信号和接收控制信号的双模无线通讯模块12，补偿控制器10的控制信号输出端与复合投切开关3和同步投切开关5连接，所述的补偿控制器10通过RS485总线13控制复合投切开关3和同步投切开关5的通断，补偿控制器10上还设有有线通讯接口 11。
[0021]如图3和图4所示，为本实用新型的实施装置图。
[0022]该装置根据优先级逐级投入三相共补偿电容器组后，再投入单只单相分补偿电容器组的原则进行；如系统需求无功值比单只三相共补偿电容器还小，则先逐级投入单相分补偿电容器组；如投入一组或多组三相共补偿电容器后，系统需求无功值仍欠缺，且欠缺值小于单只三相共补偿电容器值，继逐级投入单相分补偿电容器组，如果逐级投入的单相分补偿电容器组容值之和是单只三相共补偿电容器容值整数倍时，则切除相对应投入的单相分补偿电容器组，再投入一只三相共补偿电容器；如同等规格的电容器组中某几只的使用时间较长时，则可循环替换。
[0023]本实用新型的补偿控制器10对复合投切开关3和同步投切开关5的控制原理为:
[0024]1、低压三相电容器组4和单相电容器组6自动投入时需全部满足以下条件，(I)Ul ^ U ^ Uh ；(2)cos Φ < cos Φ 门限(滞后);(3)Q ( Qe ； (4)延迟时间 t ≥ Tdl ；(5)D < Dd。
[0025]2、低压三相电容器组4和单相电容器组6自动切除时需全部满足以下条件，(I)Ul ≤ U ≤ Uh ； (2) cos Φ > -1 ；(3)Qe ≥ Qf ； (4)延迟时间 t ≥ Tdl ; (5) U ≥ Uho 或 U ≤ UL0。
[0026]其中，U表示线路电压，队表示线路欠压保护定值，Uui表示线路切除电压下限定值，Uh表示线路过压保护定值，Uho表示线路切除电压上限定值；D表示电容投切次数，Dd表示当日电容投切次数限制值；9表示电容器设置投电容容量，Qe表示线路无功，Qf表示线路允许过补容量。
[0027]本实用新型的循环混合投切的控制原理为:
[0028](I)系统根据以上条件优先逐级投入9kvar三相共补电容器组为粗调过程；如欠补，则后投入单只Ikvar单相分补电容器组，为细调过程；
[0029](2)如系统需求无功值比单只9kvar三相共补偿电容器组还小，则先逐级投入单只Ikvar单相分补偿电容器组，待无功负荷大时循环(I);同等规格的电容器组(包括9kvar及Ikvar电容器)连续运行120h时循环轮换使用。[0030]在实际使用时，如系统三相缺少15kvar无功，具体分配为A相4kvar，B相5kvar，C相6kvar ;则根据A优先投入9kvar三相共补电容器组(每相3kvarX3相=9kvar)，剩余无功 A 相:4kvar_3kvar=lkvar，B 相:5kvar_3kvar=2kvar，C 相 6kvar_3kvar=3kvar。那么剩余A相Ikvar、B相2kvar、C相3kvar的无功则相对应地在A相投入I只Ikvar电容器、B相投入2只Ikvar电容器、C相投入3只Ikvar电容器。满足了无功的需求。
【权利要求】
1.一种低压无功自动补偿装置，包括三相四线制的低压母线(I)、补偿控制器(10)、开关和电容器，低压母线(I)的线路上设有总保护开关(2)，以及分别用于对线路的三相电流和三相电压进行实时取样的电流测量信号采集器(7)和三相低压信号采集器(8)，电流测量信号采集器(7)和三相低压信号采集器(8)的输出端与补偿控制器(10)连接，其特征在于:所述的电容器包括多组呈三角形接线的低压三相电容器组(4)和多组呈星形接线的单相电容器组(6)，每组低压三相电容器组(4)均通过相应的微型断路器(9)和复合投切开关(3 )连接至低压母线(I)的三个相线；每组单相电容器组(6 )中的三个电容器均通过独立的断路器和同步投切开关(5)与低压母线(I)相应的相线连接；所述的补偿控制器(10)还连接有用于发送电路状态信号和接收控制信号的双模无线通讯模块(12)，补偿控制器(10)的控制信号输出端与复合投切开关(3)和同步投切开关(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种低压无功自动补偿装置，其特征在于:所述的补偿控制器(10)通过RS485总线(13)控制复合投切开关(3)和同步投切开关(5)的通断。
3.根据权利要求1所述的一种低压无功自动补偿装置，其特征在于:所述的补偿控制器(10 )上还设有有线通讯接口( 11)。
4.根据权利要求1所述的一种低压无功自动补偿装置，其特征在于:所述低压母线(I)的线路上还设有避雷器(14)。
【文档编号】H02J3/18GK203690938SQ201420071122
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】王元东, 王国亭, 刘敏 申请人:平高集团智能电气有限公司