专利名称：智能低压无功自动补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力供电系统中的一种无功补偿装置，更确切地说是涉及一种智能低压无功自动补偿装置。
众所周知，无功补偿对于供电系统及电力用户都具有十分重要的意义。对于供电系统来说，如果负荷、低级电网都从电源或上级电网吸取无功，会造成无功电流在电网中不必要的流动，导致输配电线、变压器的损耗加大和电压波动的加剧；而对用户来说，过多地从电网上吸取无功，会减少变压器出力，降低电能质量，从而影响生产过程中的加工精度，过低的功率因数还会招致供电部门的罚款。而解决以上问题的最好办法就是采取就地补偿，可有效减少线损、增加变压器出力和提高电能质量。
国内七十年代的无功补偿设备，是采用机械开关投切电容器，它的固有缺陷是投切时产生过电流、过电压，触头起弧易烧损，因此电容器的使用寿命很短，还不能对许多冲击性负荷进行补偿，必须人工值守。
新一代的无功补偿装置是智能型无功补偿装置，采用大功率固态继电器作为投切电容器的无触点开关，以代替传统的交流接触器的有触点开关；采用以微处理器为核心控制部件的电子控制器，通过跟踪负载无功电流变化，而快速精确地控制固态继电器开关，对多级电容器组进行快速而频繁地投切控制，包括投切时过零检测、过零触发、零电压投、零电流切等，具有无涌流冲击、无操作过电压、无电弧重燃、整机使用寿命长、无功补偿动态响应时间快等特点。
三相负载的电容补偿主要采用两种方式，即Δ接补偿和Y接补偿，其中Δ接法补偿用于三相共补(全补)，Y接法补偿用于三相分补。传统的无功补偿装置，假定三相平衡而实行Δ接三相共补。但长期的配电监测表明，三相负载电流及功率因数是不平衡的，而随着城市居民用户用电量的大幅度增加，这种三相不平衡的问题将更为突出和严重。由于指标要求三相电流量的最大不平衡率应小于25％，因此完全采用Δ接三相共补，已不能达到必要的补偿精度。但若采用Y接单相补偿，又极不经济。这是因为根据理论计算，同样大的电容，在Δ接法中向电网提供的无功电流是它在Y接法中提供的无功电流的三倍。即在三相平衡的情况下，要达到相同的补偿效果，用Δ接三相共补(全补)可比用Y接单相补偿(分补)节省2/3的电容。因此，在实际的无功补偿中，最好能对全补和分补的补偿方式进行优化，选择最合理的补偿方式。
本实用新型的目的是设计一种智能低压无功自动补偿装置，可提供Δ接三相共补与Y接三相分补相结合的补偿结构，且便于用户调整接法、选择电容容量和进行维护检修等。
本实用新型的目的是这样实现的一种智能低压无功自动补偿装置，包括柜体和设置在柜体内的电子控制器、三相电抗器、三相熔断器、三相固态继电器和三相补偿电容器，其特征在于还包括有Δ/Y变换接线板，设置在三相固态继电器与三相补偿电容器之间，Δ/Y变换接线板一侧接线端子分别连接三相固态继电器，Δ/Y变换接线板另一侧接线端子分别连接三相补偿电容器，Δ/Y变换接线板还设有一连接三相四线制N线的接线端子。
所述的三相熔断器、三相固态继电器、Δ/Y变换接线板和三相补偿电容器顺序连接并设置在一个模块式的单元抽屉中；所述的单元抽屉有一个以上。
所述的三相补偿电容器设置在所述单元抽屉的后部，所述的三相熔断器、三相固态继电器及Δ/Y变换接线板设置在所述单元抽屉的前部，其中三相熔断器及Δ/Y变换接线板设置在上部，三相固态继电器设置在下部。
所述的电子控制器设置在柜体内的顶部位置处，所述的三相电抗器设置在柜体内的底部位置处，所述的一个以上的单元抽屉并列在柜体内的中部位置处。
所述的单元抽屉顶部的左右两侧分别固定有滑动板，所述的柜体内固定有滑道板，所述的滑动板嵌套在滑道板中。
所述的单元抽屉有五个，每个单元抽屉中都有一个实现Δ接三相全补与Y接三相分补间相互变换的Δ/Y变换接线板。
本实用新型的智能低压无功自动补偿装置，通过设置Δ/Y变换接线板的接线方式，实现了Δ接三相全补及Y接三相分补相结合的补偿，以适应三相负荷不平衡的状况；模块化的单元式结构，使每个单元抽屉可任意选择电容容量和可任意调整接法，从而实现三相共补与三相分补相结合，能广泛适用于不同台区的无功补偿情况；各抽屉单元可方便地拆卸，便于器件的更换与维修，只要变换Δ/Y变换接线板上接线端子的接线，就可使其成为Δ接或Y接；装置的智能化控制投切与自动检测配电网的功能，使装置具有极高的补偿精度，又可及时测试电网工况，将测试数据处理后记录存储；通过电子控制器上的远程通讯接口，可以与其它智能电力设备进行数据通讯，便于供电部门掌握有关数据，实现电网的科学管理。
本实用新型的装置，在初装时可根据现场情况选择电容容量及接法，以达到最佳的补偿效果，在运行中还可重新作选择。装置在运行前，可测定每组或每个电容器所提供的无功电流并记忆存储，作为投切的量值基准，在此基础上，再根据电网所需的无功情况，智能地选择最接近的电容组合投入电网，不会因电容衰减而降低补偿精度，从而达到良好的补偿效果。
下面结合实施例及附图进一步说明本实用新型的技术。
图1是本智能低压无功自动补偿装置实施例的工作原理图图2是Δ/Y变换接线板的Δ接线方式示意图图3是Δ/Y变换接线板的Y接线方式示意图图4是本智能低压无功自动补偿装置的模块式单元抽屉结构示意图图5是本智能低压无功自动补偿装置实施例的结构示意图参见图1，图中示出具有五个模块式单元抽屉11、12、13、14、15的智能低压无功自动补偿装置的实施电路，其中单元抽屉11、12、13结构相同，是采用Δ接线的三相全补结构方式，单元抽屉14、15结构相同，是采用Y接线的三相分补结构方式(图中仅给出Δ接及Y接电路，而未示出Δ/Y变换接线板)。
以单元抽屉11及单元抽屉14的结构为例，包括三相熔断器FU1、FU2、FU3及FU10、FU11、FU12，三相固态继电器J12、J14、J15及J4、J5、J6，三相补偿电容C1-1、C1-2、C1-3及C4-1、C4-2、C4-3，和投切指示灯1da1、1db1、1dc1及1da4、1db4、1dc4，三相补偿电容C1-1、C1-2、C1-3采用Δ接法，三相补偿电容C4-1、C4-2、C4-3采用Y接法。
图中A、B、C、N来自三相四线制系统，合上空气开关K后，三相电经限流电抗器LA、LB、LC及熔断器FU1至FU15到达固态继电器J1至J15的一触点端，固态继电器J1至J15的另一触点端则根据Δ接或Y接连接三相补偿电容。电子控制器16从系统采集三相电压和电流信号，判断出需要投入的补偿电容，向固态继电器J1至J15输出控制信号，导通所需的固态继电器，使电容器在无涌流的情况下投入；在满足退出条件时，电子控制器16输出控制信号给相应的固态继电器，流过固态继电器的电流过零时自动关闭。
电子控制器16是以MCS80C196CPU为控制核心的智能型电子控制器，可跟踪负载17无功电流的变化，快速并精确地控制固态继电器J1至J15的开关，对多级电容器组C1至C5进行快速频繁的投切控制，使电网保持在良好的运行状态。
参见图2，图中示出利用Δ/Y变换接线板20进行Δ接线时的连接结构。Δ/Y变换接线板20上设有两列挂有接线片的接线端子(柱)201至207，201连接三相四线制的N线，202至204分别连接三个补偿电容C1至C3，205至207分别连接三个固态继电器D1至D3，三个固态继电器D1至D3分别连接三个熔断器F1至F3，三个熔断器F1至F3分别连接三个电抗器LA、LB、LC一端，三个电抗器LA、LB、LC另一端分别连接三相四线制的A、B、C线。接线柱202与205连接，接线柱203与206连接，接线柱204与207连接。
参见图3，图中示出利用Δ/Y变换接线板20的Y接线方式结构。Δ/Y变换接线板20上设有两列挂有接线片的接线端子(柱)201至207，其中201、202、203、204彼此连接并与三相四线制的N线连接，及连接三个电容C1至C3的一端，三个电容C1至C3的另一端分别连接接线柱205、206、207并同时连接三个固态继电器D1至D3，三个固态继电器D1至D3分别连接三个熔断器F1至F3，三个熔断器F1至F3分别连接三个电抗器LA、LB、LC一端，三个电抗器LA、LB、LC另一端分别连接三相四线制的A、B、C线。
从图2、图3的电路结构，可充分说明，利用Δ/Y变换接线板20的接线方式，可以很方便地将补偿电容C1、C2、C3改变成Δ接线方式或Y接线方式，实现三相共补和三相分补相结合。
参见图4，图中示出一个模块式单元抽屉40的结构。图中41为面板，设有三个投切指示灯42、43、44，顶部左右两侧固定有滑动板45(图中另一侧滑动板不可见)，可与固定在无功补偿装置柜体中的滑道板(参见图5中的52)相嵌套，推拉单元抽屉40就可带动其沿着滑道板滑动，自由出入无功补偿装置柜体内外。
三相补偿电容C1、C2、C3设置在模块式单元抽屉40的后部，三个固态继电器D1至D3、三个熔断器F1至F3及Δ/Y变换接线板20则设置在模块式单元抽屉40的前部，其中三个熔断器F1至F3及Δ/Y变换接线板20设置在上部，而三个固态继电器D1至D3则设置在下部。上述器件的布局清晰合理，使线束简单、接线方便并便于维修。三相补偿电容C1、C2、C3可采用自愈式电力电容器。
参见图5，图中示出具有五个模块式单元抽屉40的智能低压无功自动补偿装置整体布局的结构。电子控制器16设置在柜体50的上部，五个模块式单元抽屉40并列设置在柜体50的中部，三个电抗器LA、LB、LC则设置在柜体50的下部(图中不可见)。图中K为空气开关，51为组合接线盒。52为滑道板，共有五对十条，分别与五个模块式单元抽屉40上的滑动板45相嵌套。
该柜体结构设计合理，通过采用数控板金加工技术制造，镀锌冷板喷塑或不锈钢外壳，具有外形美观经久耐用的特点。
本实用新型的智能低压无功自动补偿装置，可广泛适用于机械制造、冶金、矿山、铁道、轻工、化工、建材、油田、港口等使用工频380V的配电电网中，对生活小区、商业、学校、及农网的低压用户和室内配电站室、箱式变电站、户外变电台进行自动跟踪补偿。
权利要求1.一种智能低压无功自动补偿装置，包括柜体和设置在柜体内的电子控制器、三相电抗器、三相熔断器、三相固态继电器和三相补偿电容器，其特征在于还包括有Δ/Y变换接线板，设置在三相固态继电器与三相补偿电容器之间，Δ/Y变换接线板一侧接线端子分别连接三相固态继电器，Δ/Y变换接线板另一侧接线端子分别连接三相补偿电容器，Δ/Y变换接线板还设有一连接三相四线制N线的接线端子。
2.根据权利要求1所述的智能低压无功自动补偿装置，其特征在于所述的三相熔断器、三相固态继电器、Δ/Y变换接线板和三相补偿电容器顺序连接并设置在一个模块式的单元抽屉中；所述的单元抽屉有一个以上。
3.根据权利要求1或2所述的智能低压无功自动补偿装置，其特征在于所述的三相补偿电容器设置在所述单元抽屉的后部，所述的三相熔断器、三相固态继电器及Δ/Y变换接线板设置在所述单元抽屉的前部，其中三相熔断器及Δ/Y变换接线板设置在上部，三相固态继电器设置在下部。
4.根据权利要求1或2所述的智能低压无功自动补偿装置，其特征在于所述的电子控制器设置在柜体内的顶部位置处，所述的三相电抗器设置在柜体内的底部位置处，所述的一个以上的单元抽屉并列在柜体内的中部位置处。
5.根据权利要求1或2所述的智能低压无功自动补偿装置，其特征在于所述的单元抽屉顶部的左右两侧分别固定有滑动板，所述的柜体内固定有滑道板，所述的滑动板嵌套在滑道板中。
6.根据权利要求1或2所述的智能低压无功自动补偿装置，其特征在于所述的单元抽屉有五个，每个单元抽屉中都有一个实现Δ接三相全补与Y接三相分补间相互变换的Δ/Y变换接线板。
专利摘要本实用新型涉及一种智能低压无功自动补偿装置,包括柜体和设置在柜体内的控制器、三相电抗器、三相熔断器、三相固态继电器、Δ/Y变换接线板和三相补偿电容器。熔断器、继电器、接线板和电容器设置在一个模块式的单元抽屉中,一装置可配备多个单元抽屉,改变各Δ/Y变换接线板成Δ接或Y接,实现三相共补与三相分补结合,适应三相不平衡状况。
文档编号H02J3/18GK2369394SQ99208820
公开日2000年3月15日 申请日期1999年4月27日 优先权日1999年4月27日
发明者李奕, 王儒堂 申请人:时代集团公司