一种链式结构的有源全补偿装置的制作方法

1.本实用新型涉及配电网单相接地保护技术领域，特别是一种全补偿装置。


背景技术：

2.接地故障有源全补偿装置由电源变压器、升压变压器、真空接触器、有源电力补偿器(apc)、控制器等组成，可将单相接地故障点电压、电流补偿至接近0，在发生单相接地故障时彻底消除弧光，还可利用扰动方式进行精准选线，是解决单相接地故障的最优方案。
3.全补偿装置的有源电力补偿器一般情况下额定电流较小，折算至高压侧最大电流在十几安培左右，因此需要和调匝式消弧线圈进行配合，由调匝式消弧线圈补偿掉大部分的系统对地无功电流，而后全补偿装置补偿剩余的无功电流、有功电流和谐波电流。
4.单个有源电力补偿器输出电压仅为几百伏，补偿6-35kv系统时，需要将电压升高到几千伏甚至几十千伏，因此需要升压变压器来提升电压。升压变压器阻抗电压一般在4％左右，在向系统注入谐波时，大部分谐波电压(谐波次数越高比例越大)会分压到升压变压器阻抗上，导致有源电力补偿器(apc)需要输出更高的谐波电压，降低了有源电力补偿器(apc)的效率，并且对系统谐波的补偿率也较低。


技术实现要素：

5.本实用新型需要解决的技术问题是提供一种链式结构的有源全补偿装置，无需消弧线圈协助，可以独立补偿系统的对地电容电流，不需要升压变压器，可有效补偿系统谐波电流。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
7.一种链式结构的有源全补偿装置，包括控制器、接地变压器组、全补偿投切高压开关和链式补偿器组，链式补偿器组的首端经电抗器、全补偿投切高压开关连接接地变压器组的中性点，链式补偿器组的末端接地，接地变压器组的二次侧连接链式补偿器组的输入端，链式补偿器组的受控端与控制器的输出端通过光纤连接。
8.上述一种链式结构的有源全补偿装置，其特征在于，所述链式补偿器组包括若干个级联的有源电力补偿单元；有源电力补偿单元包括有源电力补偿器、主接触器、充电电阻和电阻投切接触器，有源电力补偿器的三相输入端经主接触器连接接地变压器二次侧的输出端，充电电阻和电阻投切接触器串联后并联连接在主接触器的两端，有源电力补偿器的受控端通过光纤与控制器连接；所述链式补偿器组首端的有源电力补偿器输出侧l端经电抗器与全补偿投切高压开关连接，链式补偿器组末端的有源电力补偿器输出侧n端接地，相邻的有源电力补偿器输出侧l端与上一级有源电力补偿器输出侧n端连接，形成链式结构。
9.上述一种链式结构的有源全补偿装置，所述接地变压器组包括一次侧连接在三相母线上的z型接地变压器和若干接地变压器二次绕组，接地变压器二次绕组的数量与有源电力补偿单元的数量相同，且各接地变压器二次绕组的输出端分别与各有源电力补偿器的输入端连接；所述z型接地变压器的中性点连接全补偿投切高压开关。
10.上述一种链式结构的有源全补偿装置，所述接地变压器二次绕组的数量和有源电力补偿单元的数量均为1-12个。
11.上述一种链式结构的有源全补偿装置，其特征在于，链式补偿器组首端的有源电力补偿器和全补偿投切高压开关之间还串接有电抗器。
12.由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。
13.本实用新型无需消弧线圈协助，可以独立补偿系统的对地电容电流；级联的链式补偿器组通过电抗器直接连接到系统中性点，省略了升压变压器；有效减小了装置占地面积和建设及运维成本。对于谐波电压进行补偿时，串联电抗器可以设计的很小，避免了谐波电压主要降落在升压变压器上，可更有效的补偿谐波电流。
附图说明
14.图1为本实用新型的系统接线图；
15.图2为本实用新型所述链式补偿器组的控制信号与输出电压波形图。
16.其中：jdb.z型接地变压器；km25.全补偿投切高压开关；r1-r12.充电电阻组；km2、km4-km24.电阻投切接触器；km1、km3-km23.主接触器；b1-b12.接地变压器二次绕组；kzq.控制器；apc1-apc12.有源电力补偿器1-12；t1-t4.逆变桥臂1-4；l.电抗器；
17.us.调制波信号，u1.三角载波信号，-u1.u1的反向信号，u
ln
.单个有源电力补偿单元的输出电压。
具体实施方式
18.下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。
19.一种链式结构的有源全补偿装置，包括控制器kzq、接地变压器组、全补偿投切高压开关km25、电抗器l和链式补偿器组，上述各电气设备组成的系统接线图如图1所示。具体为：链式补偿器组的首端依次经电抗器l和全补偿投切高压开关km25连接接地变压器组中性点，链式补偿器组的末端接地，接地变压器组的二次侧连接链式补偿器组的输入端，链式补偿器组的受控端与控制器kzq的输出端连接。
20.接地变压器组包括一次侧连接在三相母线上的z型接地变压器jdb和若干接地变压器二次绕组b，链式补偿器组包括若干个级联的有源电力补偿单元。接地变压器二次绕组的数量与有源电力补偿单元的数量相同，且各接地变压器二次绕组的输出端分别与各有源电力补偿单元的输入端连接。本实施例中，接地变压器二次绕组的数量和有源电力补偿单元的数量均为12个。
21.z型接地变压器的一次侧通过曲折型接线形成一个中性点，用于将有源电力补偿单元输出的电压电流注入系统。z型接地变压器的中性点经全补偿投切高压开关km25、电抗器连接链式补偿器组的首端。
22.本实用新型中，12个接地变压器二次绕组b1-b12，相互隔离并经过移相设置。
23.首端有源电力补偿单元包括有源电力补偿器apc1、主接触器km1、充电电阻r1和电阻投切接触器km2。主接触器km1为三联式结构，串接在有源电力补偿器的三相输入端与接地变压器二次绕组b1的输出端；充电电阻包括三个独立的电阻，电阻投切接触器为三联式结构，分别与三个电阻串联后并联连接在主接触器的两端。
24.第二有源电力补偿单元包括有源电力补偿器apc2、主接触器km3、充电电阻r2和电阻投切接触器km4；各部件连接方式同首端有源电力补偿单元中各部件的连接方式。第三有源电力补偿单元至第十二有源电力补偿单元，同理。第十二有源电力补偿单元为末端有源电力补偿单元。
25.链式补偿器组首端的有源电力补偿器输出侧l端经电抗器l连接全补偿投切高压开关km25，链式补偿器组末端的有源电力补偿器输出侧n端接地，相邻的有源电力补偿器输出侧l端与上一级有源电力补偿器输出侧n端连接，形成链式结构。
26.即：12组有源电力补偿单元中的第1个有源电力补偿器apc1的输出侧l端通过串联电抗器、全补偿投切高压开关连接至z型接地变压器的中性点，第1个有源电力补偿器apc1的输出侧n端与第2个有源电力补偿器apc2的输出侧l端连接；第2个有源电力补偿器apc2的输出侧n端与第3个有源电力补偿器apc3的输出侧l端连接；以此类推；第12个有源电力补偿器apc12的输出侧n端接地。
27.所述有源电力补偿器的受控端分别通过光纤与控制器kzq连接。
28.系统运行时，本实用新型将12组有源电力补偿单元的充电电阻接触器全部投入，分别对各自的有源电力补偿器apc的直流侧电容进行充电，直流侧电容电压升高到400v左右时，主接触器投入，继续对电容器充电。
29.当本实用新型检测到接地故障发生，在进行接地补偿输出时，首先由控制器对各有源电力补偿单元生成相应的pwm信号并下发，各有源电力补偿单元输出幅值大小相等、角度一致的电压。
30.各有源电力补偿单元pwm信号的生成方法相同，下面以控制器生成第1组有源电力补偿单元pwm信号的方法举例说明：控制器输出调制波信号us和三角载波信号u1，并且将调制波信号us分别与三角载波信号u1及三角载波反向信号-u1进行比较，然后在调制波信号us和三角载波信号u1的交点生成控制有源电力补偿器中逆变桥臂t1和逆变桥臂t2的互补控制信号；调制波信号us和三角载波反向信号-u1的交点生成控制有源电力补偿器中另一对逆变桥臂t3和逆变桥臂t4的互补控制信号；有源电力补偿器在控制信号的作用下输出电压u
ln
。如图2所示。
31.其他各有源电力补偿单元pwm信号的生成方法与第1组有源电力补偿单元pwm信号的生成方法相同，只是三角载波信号经过一定角度的移相后生成u
2-u
12
。
32.各有源电力补偿器的三角载波信号移相的角度相等，为180
°
的数量等分，该数量与有源电力补偿单元的数量相应。在本实施例中即是180
°
的12等分，15度。
33.所有有源电力补偿单元的输出电压叠加升压到控制器预期的电压后来补偿系统对地无功电流、有功电流和谐波电流。