專利名稱：高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，尤其是一種實(shí)現(xiàn)電力、煤炭、
鋼鐵、水泥、化工、電氣化鐵路等行業(yè)應(yīng)用的6KV， IOKV， 27.5KV， 35KV等電壓 級(jí)別的變配電及工作設(shè)備就地補(bǔ)償?shù)囊环N無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
隨著大功率有源器件及其控制技術(shù)的飛速發(fā)展，使得原不可想象的瞬時(shí)性無 功補(bǔ)償?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，電能質(zhì)量的時(shí)變性波動(dòng)也得到了很好的改善，SVC作為成熟性 產(chǎn)品近年來在國際國內(nèi)供、用電企業(yè)中得到了推廣和認(rèn)可。
國內(nèi)市場現(xiàn)有SVC產(chǎn)品的形式主要有兩種， 一種是TCR相控電抗器型SVC， 另一種是MCR磁控飽和電抗器型SVC。兩種形式基本都是沿用國外模式，沒有什 么變化。TCR型SVC具有響應(yīng)速度快， 一般在10ms—30ms之間，噪聲小、溫升低 的特點(diǎn)，但在相位控制時(shí)寄生的諧波量相對(duì)較大。MCR型SVC諧波含量相對(duì)較低， 控制簡單。由于采用磁放大原理，用低電壓小電流晶閘管控制高電壓、大功率電 抗器，安全度更高一些。但噪聲大，設(shè)備溫升高、響應(yīng)速度慢，在0.3—0.6s之 間。兩種形式SVC都是可控電抗器與固定補(bǔ)償電容器直接并聯(lián)，輸出容量的調(diào)節(jié) 完全靠控制電抗器感性電流的大小來實(shí)現(xiàn)。
可控電抗器自身諧波的大小和它本身的容量有直接關(guān)系，容量越大，向系統(tǒng) 注入的諧波也越大。反之，減小可控電抗器的容量，自然也就減小了寄生諧波向 電網(wǎng)的注入。而現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況往往是小部分瞬變性負(fù)荷(電弧爐、電 機(jī)車)，與較大部分階段性變化的負(fù)荷(如周期性生產(chǎn)設(shè)備、檢修頻繁設(shè)備、四班 三運(yùn)轉(zhuǎn)型生產(chǎn)設(shè)備等)的并列運(yùn)行。因此，用TCR或MCR型SVC來補(bǔ)償變、配電 站里全部負(fù)荷的無功容量，設(shè)備利用率很低、很不經(jīng)濟(jì)，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成很 大的諧波污染，為此又必須增設(shè)附屬設(shè)備一濾波器，來消除其本身的諧波，做很 多無用的工作。從這個(gè)意義上講現(xiàn)有SVC僅適合于電弧爐、軋鋼機(jī)等大型瞬變性 設(shè)備旁邊的就地補(bǔ)償，并不適合在變電站、配電所里使用。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種將小容量可控電抗器與大容量調(diào) 壓式電容器綜合成一體的，既能夠滿足變、配電站多種負(fù)荷連續(xù)、快捷、大容量 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償需要，又解決了傳統(tǒng)SVC諧波大污染問題嚴(yán)重的高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。
本實(shí)用新型的理論依據(jù)是Q=2 :i fCU 2'調(diào)壓式動(dòng)補(bǔ)電容器用以補(bǔ)償變電站里那些具有階躍性變化的負(fù)荷所需的無功量。調(diào)節(jié)電容器兩端的電壓也就調(diào)節(jié)了 電容器容性電流的輸出。
TCR型電抗器TCR型相控電抗器由晶閘管和電抗器串聯(lián)組成，晶閘管觸發(fā) 延遲角a的有效移相范圍為90° 180°。 a二9(T吋，晶閘管完全導(dǎo)通，導(dǎo)通角 S二18(T，這時(shí)其吸收的基波電流和無功功率最大。當(dāng)觸發(fā)角在90°~180°之間時(shí)， 晶閘管為部分區(qū)間導(dǎo)通，導(dǎo)通角6〈18(T,增大觸發(fā)延遲角的效果，就是減少電 流中的基波分量，相當(dāng)于增大補(bǔ)償器的等效電感抗，因而減少了其吸收的無功 功率。受控的TCR感性電流與并列運(yùn)行電容器的容性電流矢量合成后對(duì)電網(wǎng)進(jìn) 行補(bǔ)償，因此調(diào)節(jié)TCR吸收的無功量，就改變了SVC裝置對(duì)系統(tǒng)的無功補(bǔ)償量。
MCR型電抗器:MCR型電抗器，是利用直流勵(lì)磁控制鐵芯的飽和度，改變電 抗器的電感量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電感電流的連續(xù)調(diào)節(jié)。按勵(lì)磁形式的不同分為自勵(lì)式和 他勵(lì)式。結(jié)構(gòu)上多采用變截面即磁閥式方式。他勵(lì)式結(jié)構(gòu)簡單，控制繞組與工 作繞組完全分離，安全度高；自勵(lì)式電抗器的單相結(jié)構(gòu)原理如下當(dāng)V1、 V2均 不導(dǎo)通時(shí)，電抗器與空載變壓器相同，通過的只是很小的空載勵(lì)磁電流，當(dāng)電 源電壓處于正半波時(shí)，V1承受正向電壓V2承受反向電壓，此時(shí)發(fā)出觸發(fā)命令， VI導(dǎo)通，電源通過變比為Nk的"自耦變"在上下兩部分產(chǎn)生直流控制電流。電 源電壓處于負(fù)半周時(shí)，V2導(dǎo)通，情況相同。因此改變V1、 V2的導(dǎo)通角，便可改 變被控電流的大小，從而改變鐵芯的飽和程度，達(dá)到調(diào)節(jié)電感電流的目的。
由于裝置采用機(jī)械開關(guān)與無觸點(diǎn)開關(guān)并列使用的綜合方式，通常的控制邏 輯己無法完成對(duì)設(shè)備更合理的操控，也必須相應(yīng)地采用綜合控制邏輯。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是-.
一種高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，由TCR相控電抗器型SVC組成，在主變壓器 與負(fù)荷電連接的母線上并聯(lián)有一條由自耦變壓器、電容器和電抗器串聯(lián)而成的 容抗支路，所述TCR相控電抗器型SVC與自耦變壓器的中間輸出端電連接。所 述TCR相控電抗器型SVC，為三個(gè)由兩個(gè)反向并聯(lián)的可控硅的兩端分別串聯(lián)一個(gè) 電抗器構(gòu)成的支路串聯(lián)而成的封閉回路，所述任意兩支路的連接點(diǎn)的其中一個(gè) 連接點(diǎn)與自耦變壓器的中間輸出端電連接。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案還可以是
一種高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，由MCR磁控飽和電抗器型SVC組成，在主變 壓器與負(fù)荷電連接的母線上同時(shí)并聯(lián)有一條由自耦變壓器、電容器和電抗器串 聯(lián)而成的容抗支路和MCR磁控飽和電抗器型SVC支路。所述MCR磁控飽和電抗 器型SVC，為三個(gè)可變電抗器首尾串聯(lián)而成的一個(gè)封閉回路，任意兩個(gè)可變電抗 器的首尾連接點(diǎn)與所述母線電連接。本實(shí)用新型的高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，由微機(jī)控制器，電壓型無功輸出控 制模塊和觸發(fā)延遲角控制模塊組成，電壓型無功輸出控制模塊和觸發(fā)延遲角控 制模塊均與微機(jī)控制器信號(hào)連接，電壓型無功輸出控制模塊與自耦變壓器、電 容器和電抗器串聯(lián)而成的容抗支路的自耦變壓器的中間輸出端電連接，觸發(fā)延
遲角控制模塊與TCR相控電抗器型SVC或MCR磁控飽和電抗器型SVC的支路電 連接。
本實(shí)用新型的有益效果是
①基于DSP的快速運(yùn)算，采用先進(jìn)的瞬時(shí)功率算法，通過采樣信息，提出 系統(tǒng)負(fù)序功率，正序無功功率及諧波含量，快速作出邏輯控制。②全數(shù)字雙CPU 控制器，采用特殊的容量冗余控制方式，彌補(bǔ)了機(jī)械調(diào)節(jié)的時(shí)延性和階躍性， 做到了全容量范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)、連續(xù)調(diào)節(jié)，并可以對(duì)TCR (MCR)和機(jī)械調(diào)節(jié)進(jìn) 行單獨(dú)或聯(lián)合控制。③安全度高。根據(jù)磁放大、磁耦合原理，利用低電壓、小 電流晶閘管控制高壓大容量設(shè)備。閥控系統(tǒng)與高壓系統(tǒng)沒有電的聯(lián)系，即使閥 體有故障也不會(huì)影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。④光電隔離觸發(fā)，晶閘管采用光電觸發(fā)， 把控制單元與功率單元進(jìn)行光電隔離，提高控制系統(tǒng)的抗干擾性。⑤保護(hù)功能 齊全，當(dāng)系統(tǒng)有過電壓、過電流、溫度超標(biāo)等現(xiàn)象時(shí)，控制器發(fā)出脈沖封鎖信 號(hào)，控制電抗器的輸出，避免系統(tǒng)振蕩。故障消失后自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。⑥閥控系 統(tǒng)有完善的過電壓、過電流保護(hù)。⑦閥體冷卻有風(fēng)冷、熱管冷卻兩種散熱方式。 ⑧恒無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償高壓系統(tǒng)無功功率、使功率因數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定值。⑨改善電壓 質(zhì)量，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，抑制電壓波動(dòng)和電壓閃變。


圖1是本實(shí)用新型TCR型高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置原理圖
圖2是本實(shí)用新型MCR型高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置原理圖
圖3是MCR自勵(lì)式電抗器的單相結(jié)構(gòu)原理圖
圖4是MCR自勵(lì)式電抗器的單相原理圖
圖5是TCR型電抗器原理波形圖
圖6是本實(shí)用新型的實(shí)施原理方塊圖
具體實(shí)施方式
如圖1、 5、 6所示， 一種TCR型高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，由TCR相控電抗 器型SVC6組成，在主變壓器1與負(fù)荷7電連接的母線2上并聯(lián)有一條由自耦變 壓器3、電容器4和電抗器5串聯(lián)而成的容抗支路，所述TCR相控電抗器型SVC6 與自耦變壓器3的中間輸出端電連接。所述TCR相控電抗器型SVC6，為三個(gè)由 兩個(gè)反向并聯(lián)的可控硅的兩端分別串聯(lián)一個(gè)電抗器構(gòu)成的支路串聯(lián)而成的封閉回路，所述任意兩支路的連接點(diǎn)的其中一個(gè)連接點(diǎn)與自耦變壓器3的中間輸出 端電連接。該裝置由微機(jī)控制器9、電壓型無功輸出控制模塊10和觸發(fā)延遲角 控制模塊11組成的控制系統(tǒng)調(diào)控，電壓型無功輸出控制模塊10和觸發(fā)延遲角 控制模塊11均與微機(jī)控制器9信號(hào)連接，電壓型無功輸出控制模塊10與自耦 變壓器3、電容器4和電抗器5串聯(lián)而成的容抗支路的自耦變壓器3的中間輸出 端電連接，觸發(fā)延遲角控制模塊11與TCR相控電抗器型SVC6的支路信號(hào)連接。 如圖2、 3、 4、 6所示， 一種MCR型高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，由MCR磁控飽 和電抗器型SVC8組成，在主變壓器1與負(fù)荷7電連接的母線2上同時(shí)并聯(lián)有一 條由自耦變壓器3、電容器4和電抗器5串聯(lián)而成的容抗支路和MCR磁控飽和電 抗器型SVC8支路。所述MCR磁控飽和電抗器型SVC8，為三個(gè)可變電抗器首尾串 聯(lián)而成的一個(gè)封閉回路，任意兩個(gè)可變電抗器的首尾連接點(diǎn)與所述母線2電連 接。該裝置由微機(jī)控制器9、電壓型無功輸出控制模塊10和觸發(fā)延遲角控制模 塊11組成的控制系統(tǒng)調(diào)控，電壓型無功輸出控制模塊10和觸發(fā)延遲角控制模 塊11均與微機(jī)控制器9信號(hào)連接，電壓型無功輸出控制模塊10與自耦變壓器3、 電容器4和電抗器5串聯(lián)而成的容抗支路的自耦變壓器3的中間輸出端電連接， 觸發(fā)延遲角控制模塊11與MCR磁控飽和電抗器型SVC8的支路信號(hào)連接。
權(quán)利要求1.一種TCR型高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，由TCR相控電抗器型SVC(6)組成，其特征在于在主變壓器(1)與負(fù)荷(7)電連接的母線(2)上并聯(lián)有一條由自耦變壓器(3)、電容器(4)和電抗器(5)串聯(lián)而成的容抗支路，所述TCR相控電抗器型SVC(6)與自耦變壓器(3)的中間輸出端電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的TCR型高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，其特征在于所 述TCR相控電抗器型SVC (6)，為三個(gè)由兩個(gè)反向并聯(lián)的可控硅的兩端分別串聯(lián) 一個(gè)電抗器構(gòu)成的支路串聯(lián)而成的封閉回路，所述任意兩支路的連接點(diǎn)的其中 一個(gè)連接點(diǎn)與自耦變壓器(3)的中間輸出端電連接。
3. —種MCR型高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，由MCR磁控飽和電抗器型SVC (8) 組成，其特征在于在主變壓器(1)與負(fù)荷(7)電連接的母線(2)上同時(shí)并 聯(lián)有一條由自耦變壓器(3)、電容器(4)和電抗器(5)串聯(lián)而成的容抗支路 和MCR磁控飽和電抗器型SVC (8)支路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的MCR型高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，其特征在于所 述MCR磁控飽和電抗器型SVC (8)，為三個(gè)可變電抗器首尾串聯(lián)而成的一個(gè)封閉 回路，任意兩個(gè)可變電抗器的首尾連接點(diǎn)與所述母線(2)電連接。
5. —種高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，由微機(jī)控制器(9)，電壓型無功輸出控制 模塊(10)和觸發(fā)延遲角控制模塊(11)組成，其特征在于電壓型無功輸出 控制模塊(10)和觸發(fā)延遲角控制模塊(11)均與微機(jī)控制器(9)信號(hào)連接， 電壓型無功輸出控制模塊(10)與自耦變壓器(3)、電容器(4)和電抗器(5) 串聯(lián)而成的容抗支路的自耦變壓器(3)的中間輸出端電連接，觸發(fā)延遲角控制 模塊(11)與TCR相控電抗器型SVC (6)或MCR磁控飽和電抗器型SVC (8)的 支路信號(hào)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了TCR型和MCR型高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，由TCR相控電抗器型SVC或MCR磁控飽和電抗器型SVC組成，在主變壓器與負(fù)荷電連接的母線上并聯(lián)有一條由自耦變壓器、電容器和電抗器(5)串聯(lián)而成的容抗支路，所述TCR相控電抗器型SVC與自耦變壓器的中間輸出端電連接或MCR磁控飽和電抗器型SVC支路與由自耦變壓器、電容器和電抗器(5)串聯(lián)而成的容抗支路直接在主變壓器與負(fù)荷電連接的母線上并聯(lián)。它是一種將小容量可控電抗器與大容量調(diào)壓式電容器綜合成一體的，既能夠滿足變、配電站多種負(fù)荷連續(xù)、快捷、大容量動(dòng)態(tài)補(bǔ)償需要，又解決了傳統(tǒng)SVC諧波大污染問題嚴(yán)重的高壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201369569SQ20082022803
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者曹君芳 申請(qǐng)人:邯鄲市凱立科技有限公司