一种对发电机组无功补偿的自动切换装置的制作方法

本实用新型涉及一种对发电机组无功补偿的自动切换装置。

背景技术：

目前众多建设项目中都设置了发电机组，当市政电源失电时，发电机组自动启动，为一些重要用电负荷提供自备应急电源，当市政电源恢复时，发电机组自动停机，退出运行。通常，各用电负荷未经无功补偿时的系统功率因数为0.8左右，此时为减少无功损耗，提高市电供电能力，需对配电系统进行无功补偿，使系统功率因数不低于0.95。由于发电机组仅在市政电源失电时使用，为节省投资，目前均未在发电机组供电的发电机母线上单独设置无功补偿装置，这样使得发电机组所带负荷功率因数只能达到0.8左右，影响了发电机组出力，降低了其供电能力，浪费了能源。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的问题是提供一种发电机组无功补偿的自动切换装置，该装置通过一套电流采样自动切换机构及一组补偿输出自动切换开关，将原为市电供电系统提供无功补偿的补偿装置，自动切换到为发电机组提供无功补偿。采用很小的投资，可极大提高发电机组的有功功率输出。

本实用新型提供的技术方案是: 一种发电机组无功补偿的自动切换装置，包括电流采样自动切换机构、补偿柜、补偿控制器和补偿输出自动切换开关，所述电流采样自动切换机构包括三开三闭继电器、发电机组电流互感器，三开三闭继电器的常闭触点与发电机组电流互感器的二次侧接线端连接；三开三闭继电器的常开触点与市电电流互感器的二次侧接线端连接；三开三闭继电器的电源接线端与市电主母线接线端连接；三开三闭继电器的输出端与补偿控制器的采样电流信号输入端连接；补偿控制器的采样电压信号输入端与发电机母线接线端连接；补偿控制器的控制信号输出端与补偿柜中投切开关控制端连接；补偿输出自动切换开关的一个输出端与市电主母线接线端连接；另一个输出端与发电机母线接线端连接。补偿输出自动切换开关的输入端与补偿柜的无功功率输出端连接。

所述补偿输出自动切换开关为双电源自动转换开关。

所述电流采样自动切换机构还包括延时继电器，三开三闭继电器的输出端通过延时继电器与补偿控制器的采样电流信号输入端连接。

本实用新型充分利用“平时市电供电时使用、发电机组供电时被闲置”的补偿装置，仅对市电供电系统进行少量、巧妙的改进，只增加少量的电气元器件，包括上述一套电流采样自动切换机构及一组补偿输出自动切换开关等，总投资极其有限，却有效提高了发电机组的供电能力或降低发电机组的投资费用。所以，本实用新型性价比很高，既安全可靠，又经济合理，填补了相关技术空白，经济效益、社会效益和节能效益非常显著，适合在众多工程项目中应用，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为三开三闭继电器接线端子示意图。

具体实施方式

详见图1和图2，本实用新型包括电流采样自动切换机构、补偿柜、补偿控制器和补偿输出自动切换开关⑨，所述电流采样自动切换机构包括三开三闭继电器⑦、发电机组电流互感器②，三开三闭继电器⑦的常闭触点与发电机组电流互感器②的二次侧接线端连接；三开三闭继电器⑦的常开触点与市电电流互感器①的二次侧接线端连接；三开三闭继电器⑦的电源接线端与市电主母线⑥接线端连接；三开三闭继电器⑦的输出端与补偿控制器的采样电流信号输入端连接；补偿控制器的采样电压信号输入端与发电机母线⑤接线端连接；补偿控制器的控制信号输出端与补偿柜中投切开关控制端连接；补偿输出自动切换开关⑨的一个输入端与市电主母线⑥接线端连接；补偿输出自动切换开关⑨的另一个输入端与发电机母线⑤接线端连接。

所述电流采样自动切换机构还包括延时继电器⑧，三开三闭继电器⑦的输出端通过延时继电器⑧与补偿控制器的采样电流信号输入端连接。

所述三开三闭继电器⑦与发电机组电流互感器②、市电电流互感器①、延时继电器⑧以有线方式连接或无线方式连接，补偿控制器与延时继电器⑧等以有线方式连接或无线方式连接。

本实用新型的具体工作原理如下：

补偿控制器的电压输入信号取自发电机母线⑤的三相电压,补偿控制器的电流输入信号取自市电电流互感器①与发电机组电流互感器②经过三开三闭继电器⑦切换、延时继电器⑧延时的三相电流。补偿控制器利用相关算法计算出分相补偿容量，并输出控制信号，实现分相补偿无功功率。

当市电供电的变压器③正常工作时，发电机母线⑤的电源经双电源自动转换开关⑩（处于A位）取自市电主母线⑥，补偿柜经补偿输出自动切换开关⑨（处于C位）接至市电主母线⑥，此时补偿控制器采集到的发电机母线⑤的电压信号即为市电主母线⑥的电压信号，采集到的电流信号为通过三开三闭继电器⑦选取市电电流互感器①的三相电流，实现了补偿柜分相补偿市电全部负荷的无功功率。

当市电断电时，市电主母线⑥失电，此时为保障对重要负荷的供电，发电机组在规定的时间内（通常15～30s）启动发电机组④作为自备应急电源，此时双电源自动转换开关⑩自动切换至B位。补偿输出自动切换开关⑨自动切换至D位，为发电机母线⑤提供无功补偿。由于三开三闭继电器⑦的线圈12的电源取自市电主母线⑥，现因市电主母线⑥失电，三开三闭继电器⑦的线圈12随之失电，电流采样信号自动切换至发电机组电流互感器②的三相电流,此电流信号经过延时继电器⑧接入补偿控制器，从而实现利用原补偿柜分相自动补偿发电机组所带全部负荷的无功功率（设置延时继电器⑧的目的，是为了确保补偿柜电容经充分放电后再投入运行，从而避免电容击穿，其延时时间可视电容放电时间而定）。

本实用新型所涉及到的元器件均为现有技术的成熟产品。

本实用新型所涉及到的补偿控制器为原有市电供电系统配置，可利用采集到的电流和电压信号通过相关算法计算出分相补偿容量，输出控制信号，实现分相补偿无功功率。

本实用新型所涉及到的补偿柜为原有市电供电系统配置，其补偿投切开关形式可为接触器或晶闸管、IGBT等半导体开关器件；补偿装置可为开关投切固定电容、静止无功补偿器SVC、静止无功发生器SVG、同步调相机等类型。

本实用新型中的三开三闭继电器⑦接线端子示意图，如图2所示。其中，1、2、3分别为A、B、C三相电流的信号输出端子；4、5、6分别为市电A、B、C三相电流的信号输入端子；7、8、9分别为发电机组A、B、C三相电流的信号输入端子；12为三开三闭继电器的线圈，10、11为三开三闭继电器线圈的电源接线端子。

当市电供电时，三开三闭继电器⑦的线圈12得电，输入端子4、5、6接通，此时采样信号即为市电电流信号。

当市电断电、发电机组供电时，三开三闭继电器⑦的线圈12失电，输入端子7、8、9接通，此时采样信号即为发电机组电流信号。

结 论

本实用新型仅通过增设一套电流采样自动切换机构及一组补偿输出自动切换开关，在市电主母线失电时，将已停用的供市电的无功补偿装置自动切换到为发电机组重要负荷进行无功补偿，当市电主母线恢复供电时，又可自动切回恢复对市电全负荷进行无功补偿，即以很小的投资，成功实现对发电机组的无功补偿，既有效节能电能，又显著提高了发电机组的供电能力，从而可为更多重要负荷提供用电保障。

经本实用新型装置提供无功补偿后，发电机组系统功率因数由0.8可提高到0.95。例如：容量为1000kVA的发电机组，补偿前功率因数cosφ=0.8，即可提供的有功功率为800kW，经本实用新型装置补偿后功率因数cosφ=0.95，即可提供的有功功率为950kW，所以经本实用新型的自动切换装置补偿后，发电机组可多提供有功功率150kW，相当于发电机组的供电能力提高了：150/800 x100%=18.75%。

另一方面，在工程项目重要负荷总容量不变的情况下，也可降低发电机组的装机容量，减少初投资，降低运行费用。例如：某项目实际重要负荷有功功率为750kW，在未采用本实用新型装置前，发电机系统功率因数cosφ=0.8，至少需要选用容量为1000kVA的发电机组。而在采用本实用新型装置后，发电机系统功率因数cosφ=0.95，则只需要选用容量为800kVA的发电机组即可满足要求，相当于节省投资费用20～50万元人民币（国产、进口发电机组的造价有别）。

本实用新型充分利用“平时市电供电时使用、发电机组供电时被闲置”的补偿装置，仅对市电供电系统进行少量、巧妙的改进，只增加少量的电气元器件，包括上述一套电流采样自动切换机构及一组补偿输出自动切换开关等，总投资极其有限，却有效提高了发电机组的供电能力或降低发电机组的投资费用。所以，本实用新型性价比很高，既安全可靠，又经济合理，填补了相关技术空白，经济效益、社会效益和节能效益非常显著，适合在众多工程项目中应用，具有广阔的应用前景。