一种混合式静止高压无功动态补偿装置的制作方法

本发明涉及用电控制技术领域，具体涉及一种混合式静止高压无功动态补偿装置。

背景技术：

国家电网公司向任何企业送电都对企业的功率因数有要求，一般是不低于0.92，有些地区甚至要求不低于0.95或0.98。而工矿企业的用电设备90％以上为异步电动机，异步电动机为感性负载，其自然功率因数均不足0.9，因此，各企业需要进行容性的无功补偿。

当企业内部用电设备起动不频繁时，即：负荷波动不大，可以采用hvc或tsc投切分组电容器的方式满足电网公司对企业功率因数0.92的要求。但是，当企业用电设备容量较大且启停频繁时，总负荷波动很大，采用hvc或tsc投切方式满足不了功率因数0.95及以上的要求。采用svg方式可以满足要求，但是svg一次性投资很高，且svg装置中采用的电力电子器件igbt发热量极大，因此为装置降温需要大功率空调，从而产生的维护成本非常高。

目前，国内高压无功补偿装置主要以接触器投切电容器(hvc)、晶闸管投切电容器(tsc)以及采用全控型器件的静止无功发生器(svg)为主。hvc两次连续投切需要间隔6-10分钟，tsc连续投切时间20ms左右，但这两种投切方式均需要成组投切，当补偿容量分组不合理时容易过补或欠补，无法满足工矿要求的功率因数要求；svg相应速度快，补偿范围宽，但是投资高，发热量大，后期维护成本高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种混合式静止高压无功动态补偿装置，以解决现有技术中高压无功补偿装置，无法满足功率因数技术要求的同时降低设备一次性投资，减少后期维护成本的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种混合式静止高压无功动态补偿装置，包括：

从左至右依次连接的hvc柜、控制柜、升压变压器柜、tsc柜，其中，

所述tsc柜，连接在所述升压变压器柜的低压侧；

所述hvc柜，通过控制柜连接在所述升压变压器柜的高压侧；

所述控制柜，与配电系统的电源母线相连。

优选地，所述tsc柜，通过0.4kv母线连接在所述升压变压器的低压侧。

优选地，所述hvc柜，通过10kv母线与所述控制柜相连。

优选地，所述hvc柜包括：

并联在所述10kv母线上的hvc-1100及hvc-800，其中，

所述hvc-1100的柜体安装容量为1100kvar；

所述hvc-800的柜体安装容量为800kvar。

优选地，所述tsc柜包括：

10组并联在所述0.4kv母线上的晶闸管投切电容器tsc；

所述tsc柜的柜体安装容量为600kvar。

优选地，所述控制柜上设有液晶显示器。

优选地，所述控制柜的投切方式包括自动投切和手动投切。

优选地，所述hvc柜、控制柜、升压变压器柜、tsc柜安装在预埋在地面上的槽钢上，并焊接在所述槽钢上。

优选地，所述槽钢通过预埋件预埋在地面上，并与地网相连。

优选地，所述预埋件由钢筋水泥浇筑而成。

本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

采用低压tsc加升压变压器同时与高压hvc相组合的补偿方式，既保证了实时快速细腻的补偿系统无功、满足工矿功率因数的要求，又大大节约了投资及设备后期的维护成本。本发明提供的技术方案，能够对冲击性负荷、时变负荷实时监测、动态补偿，稳定系统电压，减少供电系统的网络损耗，提高电能质量等显著特点，可以给用户带来巨大的经济效益和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种混合式静止高压无功动态补偿装置的安装示意图；

图2a～图2b为本发明一实施例提供的一种混合式静止高压无功动态补偿装置的内部主接线图；

图3a～图3b为对图2a和图2b中元器件的配置说明图；

图4为本发明一实施例提供的一种混合式静止高压无功动态补偿装置的安装示意图的局部放大图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

参见图1，本发明一实施例提供的一种混合式静止高压无功动态补偿装置，包括：

从左至右依次连接的hvc柜100、控制柜200、升压变压器柜300、tsc柜400，其中，

所述tsc柜400，连接在所述升压变压器柜300的低压侧；

所述hvc柜100，通过控制柜200连接在所述升压变压器柜300的高压侧；

所述控制柜200，与配电系统的电源母线相连。

可以理解的是，本发明提供的技术方案，采用低压tsc加升压变压器同时与高压hvc相组合的补偿方式，既保证了实时快速细腻的补偿系统无功、满足工矿功率因数的要求，又大大节约了投资及设备后期的维护成本。本发明提供的技术方案，能够对冲击性负荷、时变负荷实时监测、动态补偿，稳定系统电压，减少供电系统的网络损耗，提高电能质量等显著特点，可以给用户带来巨大的经济效益和社会效益。

参见图2a和图2b，优选地，所述tsc柜400，通过0.4kv母线连接在所述升压变压器300的低压侧。

参见图2a和图2b，优选地，所述hvc柜100，通过10kv母线与所述控制柜200相连。

参见图2a和图2b，优选地，所述hvc柜100包括：

并联在所述10kv母线上的hvc-1100及hvc-800，其中，

所述hvc-1100的柜体安装容量为1100kvar；

所述hvc-800的柜体安装容量为800kvar。

参见图2a和图2b，优选地，所述tsc柜400包括：

10组并联在所述0.4kv母线上的晶闸管投切电容器tsc；

所述tsc柜400的柜体安装容量为600kvar。

可以理解的是，柜体安装容量即为无功补偿容量，本发明提供的这种补偿装置的无功补偿容量总和为：1100kvar+800kvar+600kvar＝2500kvar。

参见图2a和图2b，本发明提供的这种补偿装置，tsc采用角内接法，即可控硅处于电容器三角形的内部，该接法对系统无污染，晶闸管电流定额小，只有相电流的58％，发热量小、散热好，每台可控硅单独配备轴流风机。当检测到可控硅高于是程序设定温度时，风机启动；当温度降低到设定值以下时，风机停止运行；此方案升压变压器既提升电压，同时又等效为阻抗(类似于电抗器)，将补偿与高压系统隔开，补偿回路在变压器低压侧，为单独系统，不存在其他负荷，故不存在谐波影响，电容器使用寿命大大延长。变压器具有限流、稳压、隔离谐波等功能，具有电抗器的功能，所以在装置中不需要另加电抗器，减少了电抗器中的损耗，从而提高了经济效益。

需要说明的是，图3a和图3b为对图2a和图2b中元器件的配置说明图。

可以理解的是，本发明提供的这种补偿装置，hvc+tsc混合式高压无功动态补偿装置采用人工智能控制，由控制器、双向可控硅、电容器(带放电电阻)、升压变压器、保护元件等组成。控制器实时跟踪测量负荷的功率因数和无功电流，与预先设定的给定值进线比较，动态控制投切不同组的电容器，以保证功率因数始终满足设定值。整个测量执行过程在一个周波内完成(时间＜20ms)，控制器确保可控硅过零触发，确保投切电容器无冲击，无涌流，无过渡过程。tsc系列可控硅动态无功补偿装置既能动态快速跟踪负荷变化，又克服了传统无功补偿器对电容器所产生的危害和自身固有的缺陷。

根据现场负荷种类得知，变频器产生的谐波以5次和7次谐波为主，由于升压变压器将补偿与高压系统隔开，补偿回路在变压器低压侧，为单独系统，不存在其他负荷，故不受变频等设备产生的谐波影响，同时，hvc部分配备电抗率为6％的电抗器，也能有效抑制5次、7次以上的谐波干扰，因此，能有效延长电容器的使用寿命，提升补偿效果。另外，tsc部分分步投切主要是和电动机负载配合，电动机在启动阶段和正产运行阶段的无功变化比较大，这样低压tsc+升压变压器补偿部分节能很好的适应现场的工况，因为这种补偿形式分组多。补偿细腻，响应时间也快，因此在实时跟踪细腻的补偿系统无功的同时，又很好的避免了传统tsc大容量分组可能出现的过补现象，使补偿更加细化，实时保证系统在较高的、稳定的功率因数下正常工作。

可以理解的是，本发明提供的这种补偿装置，与传统高压tsc相比，补偿更加细腻，补偿效果更佳，成本更低；由可控硅进行投切调节，响应速度快，t＜20ms；实现过零投切、无冲击、无涌流和过压；在规定的动态响应时间内，多级补偿一次到位，补偿效果极佳；完善的保护功能，具有过流、过压、欠压、温度保护等；因无其他设备及谐波干扰，故电容寿命长，维护率低，减少维修费用；采用等值编码方式的电容器组，所有的电容器组容量相同，优点是容易实现自动控制，易于实现循环投切，投切震荡更小，补偿精度与可靠性更好，平均各个电容器的使用寿命。

优选地，所述控制柜上设有液晶显示器。

优选地，所述控制柜的投切方式包括自动投切和手动投切。

需要说明的是，本发明提供的这种控制柜，具有以下特点：

1、液晶显示：包括系统电压、系统电流、pf(cosφ功率因数显示)、iq(无功电流显示)、ip(有功电流显示)；

2、c1-c8投切路数显示，可控制8路输出干接点，12v电压可选；

3、投切方式包括自动投切和手动投切，操作简单，实现了良好的人机对话；

4、强大的保护功能：电容投切指示功能、过补和欠补指示功能、电压上限、电压下限保护功能；

5、可测量显示1～31次谐波含量；

6、在外部故障或停电时自动退出，送电后自动恢复运行。

参见图1和图4，优选地，所述hvc柜、控制柜、升压变压器柜、tsc柜安装在预埋在地面上的槽钢500上，并焊接在所述槽钢500上。

优选地，所述槽钢500通过预埋件600预埋在地面上，并与地网相连。

优选地，所述预埋件600由钢筋水泥浇筑而成。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。