專利名稱：110千伏濾波補償成套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種諧波動態(tài)治理與無功動態(tài)補償裝置。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，供電系統(tǒng)中增加了大量的非線性負(fù)栽，如 低壓小容量家用電器和高壓大容量的工業(yè)用交、直流變換裝置，特別大功率換流設(shè)備(包 括電解、冶煉等整流設(shè)備)在電解、化工行業(yè)的普遍應(yīng)用，造成了電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生 畸變，從而引起電網(wǎng)的諧波“污染”，產(chǎn)生電網(wǎng)諧波“污染”的另一個重要原因是電網(wǎng)接有沖 擊性、波動性負(fù)荷，如電弧妒、大型軋鋼機、電力機車等，它們在運行中不僅會產(chǎn)生大量的高 次諧波，而且會使電壓波動、閃變、三相不平衡日趨嚴(yán)重。諧波源產(chǎn)生的諧波不但危及電網(wǎng) 及其它電力用戶而且也危及自身，因此諧波的治理是十分必要且有實際經(jīng)濟效益的。濾波 補償通俗的講就是諧波治理和無功補償作為一個整體來進行考慮而形成的，裝設(shè)諧波補償 裝置傳統(tǒng)的就是采用LC調(diào)諧濾波器，這種濾波器既可以補償諧波，又可以補償無功功率， 而且結(jié)構(gòu)簡單，一直被廣泛使用，這種濾波器的主要缺點是補償特性受電網(wǎng)阻抗和運行狀 態(tài)影響，易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大，使LC調(diào)諧濾波器過載甚至燒毀，此外，它 只能補償固定頻率的諧波，補償效果也不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可根據(jù)負(fù)荷變化自動調(diào)整補償容量、 安裝維護方便的110千伏濾波補償成套裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種110千伏濾波補償成套裝置，包括濾波支路、控制器，其特征在于所述濾波補償 裝置由3條濾波支路構(gòu)成，每條濾波支路均由真空斷路器、帶接地隔離開關(guān)、電抗器、電容 器組、單相隔離開關(guān)串聯(lián)而成，單相隔離開關(guān)與一接地開關(guān)相連，真空斷路器與帶接地隔離 開關(guān)之間并聯(lián)有避雷器一，帶接地隔離開關(guān)與電抗器之間并聯(lián)有避雷器二，每條濾波支路 的真空斷路器輸入端分別與IIOkV母線的相連，控制器的一端與IlOkV母線電連接，控制器 的另一端與每條濾波支路的真空斷路器輸入端連接，控制器采集母線三相電流電壓信號然 后送至真空斷路器進行控制。所述電容器組包括噴逐式熔斷器一、噴逐式熔斷器二、電容器一、電容器二，噴逐 式熔斷器一、電容器一、電容器二、噴逐式熔斷器二依次串聯(lián)形成兩臂，兩臂并聯(lián)組成電容 器組，兩臂的電容器一與電容器二中間橋接一個電流互感器。所述控制器采用32位ARM微處理器芯片。所述電容器選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器。所述電抗器為鋁導(dǎo)線繞制、空芯結(jié)構(gòu)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具以下有益效果1、節(jié)能降耗補償濾波裝置投入后，該次諧波通過電容電抗導(dǎo)離電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng) 不受該次諧波的危害，從而穩(wěn)定其供電系統(tǒng)，供電電壓的穩(wěn)定使變壓器得到最有效的利用， 消除無功電流的流動，可降低線路和變電所變壓器的損耗，系統(tǒng)功率因數(shù)也會得到顯著的 改善，本裝置在濾除系統(tǒng)諧波的同時具有無功功率補償?shù)淖饔谩?、使三 相電極電壓基本保持平衡裝置投入運行后，其供電質(zhì)量將得到明顯改 善，諧波含量減少，電壓穩(wěn)定，提高供電的可靠性和安全性；延長設(shè)備壽命；保障電網(wǎng)安全 經(jīng)濟運行。


圖1為單個支路濾波器的濾波原理圖 圖2為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式參見圖1，圖1為單個支路濾波器的濾波原理圖，單調(diào)諧濾波器的原理是利用電 容與電感的串聯(lián)回路使在該次頻率下容抗和感抗相等總阻抗為零，這樣該調(diào)諧頻率的諧波 電流理論上全部流入濾波器達到濾波的目的，事實上由于濾波支路存在一定的直流電阻， 而且由于參數(shù)偏差也不可能保證調(diào)諧回路容抗和感抗完全抵消，所以實際吸收的諧波電流 應(yīng)該為諧波電流源在濾波器實際阻抗和系統(tǒng)阻抗之間的分流，諧波器調(diào)諧越精確，實際阻 抗越小，分流IF就越大。濾波器的設(shè)計首先是根據(jù)諧波電流分布情況以及補償量的大小合 理設(shè)置濾波支路以及各支路的電容電感參數(shù)，然后根據(jù)系統(tǒng)接線電路圖計算每一頻率下的 諧波電流流入濾波支路和流入系統(tǒng)的大小，校核出一個最佳方案，這個計算過程由于計算 量十分龐大而往往需要借助計算機進行。考慮到變壓器等設(shè)備投運工況，單臺投運和多臺 投運其無功需求相差很大，因此濾波器的投切順序必須滿足先投低次支路后投高次支路， 先切高次支路后切低次支路的原則下盡量滿足各種工況下的無功補償要求，這里要說明的 是，雖然切下一個支路后會影響該次諧波的濾波效果，但此時負(fù)荷電流也小了，相應(yīng)的諧波 電流也變小，因此總體的電網(wǎng)諧波水平還是可以滿足要求?；谝陨弦蛩兀景l(fā)明的濾波補償裝置由3條濾波支路構(gòu)成，3條支路分別為3次 濾波、5次濾波、7次濾波兼高通支路三條濾波支路，相對應(yīng)3次、5次、7次的諧波，根據(jù)各次 諧波發(fā)生量的情況以及無功需求，經(jīng)過計算機專用程序的優(yōu)化仿真設(shè)計，確定各條濾波支 路設(shè)置及容量分配，每條濾波支路均由真空斷路器1、帶接地隔離開關(guān)3、電抗器4、電容器 組10、單相隔離開關(guān)8串聯(lián)而成，單相隔離開關(guān)8與一接地開關(guān)相連，真空斷路器1與帶接 地隔離開關(guān)3之間并聯(lián)有避雷器一 2，帶接地隔離開關(guān)3與電抗器4之間并聯(lián)有避雷器二 2’，每條濾波支路的真空斷路器輸入端分別與IlOkV母線的相連，控制器9的一端與IlOkV 母線電連接，控制器9的另一端與每條濾波支路的真空斷路器1輸入端連接，控制器9采集 母線三相電流電壓信號然后送至真空斷路器1進行控制。電容器組10包括噴逐式熔斷器一 5、噴逐式熔斷器二 5’、電容器一 6、電容器二 6’，噴逐式熔斷器一 5、電容器一 6、電容器二 6’、噴逐式熔斷器二 5’依次串聯(lián)形成兩臂，兩 臂并聯(lián)組成電容器組，兩臂的電容器一 6與電容器二 6’中間橋接一個電流互感器7。電抗器4為鋁導(dǎo)線繞制、空芯結(jié)構(gòu)，電容器選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器，可采用AFM型濾波電容器，采用金屬化膜，真空浸漬優(yōu)質(zhì)的絕緣油內(nèi)置防爆裝置，安全可靠，電 流過載能力> 1.51η。電容器在1.1倍的額定電壓、1.3倍的額定電流下長期運行。控制器9其結(jié)構(gòu)主要包括電源電路、顯示電路、按鍵電路、電量測量電路、采樣電 路以及CPU，控制器采用32位ARM微處理器芯片、多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核，由電源電路向各個 其他電路供電，電量測量電路與采樣電路及CPU相接，采樣電路用于采集母線三相電流電 壓信號，并將信號轉(zhuǎn)換傳送給電量測量電路，電量測量電路將采樣電路送來的信號進行處 理，與CPU進行通訊完成信號的雙向傳輸，CPU監(jiān)控工作狀態(tài)，將電量測量電路送來的信號 進行分析、邏輯判斷、計算，以控制裝置的工作狀態(tài)。電量測量電路采用美國ANOLOG DEVICE 公司生產(chǎn)的ADE7758型號的專用電能測量芯片?？刂破鞴δ荦R全操作方便，有自動報警裝 置，有過電壓、過電流、超諧波等各項保護功能，確保產(chǎn)品所有操作使用監(jiān)控都能在控制室 內(nèi)操作，設(shè)備操作方便，安全可靠?？刂破饕部梢赃x用市面上的一些通用控制器，比如說西 門子公司生產(chǎn)的S7-200可編程控制器或者是華冠公司生產(chǎn)的JKGF系列的控制器。IlOkV補償濾波裝置的3條濾波支路分別與三相母線的一相相連，其工作過程如 下首先合上帶接地隔離開關(guān)3，由控制器9從電網(wǎng)取得三相電壓、電流信號，然后經(jīng)控制器 計算并判斷是否投切電容器組10，如果系統(tǒng)的功率因數(shù)達不到要求，控制器9輸出一個信 號給真空斷路器1，真空斷路器1合閘，電容器投入運行；當(dāng)控制器9檢測系統(tǒng)不再需要電 容器運行時，控制器9會發(fā)出一個切除指令給真空斷路器1，真空斷路器1分閘，電容器組退 出運行，斷開帶接地隔離開關(guān)3，合上單相隔離開關(guān)8。IlOkV等級電容器組的保護對裝置的安全進行十分重要，由于整個電容器組是由 數(shù)個電容器串聯(lián)段組成，當(dāng)其中一個串聯(lián)段發(fā)生擊穿時反映到裝置總電流的升高很小，因 此依靠過流保護來實現(xiàn)電容器組內(nèi)部局部故障的保護是不可能的。因此對IIOkV及以上的 電容器裝置，比較有效的保護是橋式差動電流保護，即裝置的每相都分成兩個臂，兩臂中間 橋接一臺電流互感器，當(dāng)任一橋臂的電容器發(fā)生故障時都會很靈敏地在互感器上流過不平 衡電流，再由該電流驅(qū)動保護單元動作斷開斷路器。本發(fā)明按電壓質(zhì)量要求自動投切補償濾波柜，電壓超出最高設(shè)定值時，逐步切除 電容器組，直至電壓合格為止；電壓低于最低設(shè)定值時，在保證不過補條件下逐步投電容 器組在投電容器前先探詢是否電壓超高限，再決定是否投電容，以免頻繁動作，通過綜合控 制使母線電壓始終處于規(guī)定范圍。
由上面的電路結(jié)構(gòu)得出本裝置具有如下作用1)本裝置在濾除系統(tǒng)諧波的同時具有 無功功率補償?shù)淖饔茫?)本裝置投入后保證各項諧波指標(biāo)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于諧波限值的要 求； 3)考核點月平均功率因數(shù)滿足平均功率因數(shù)> 0. 95 ；4)本裝置投入后不與系統(tǒng) 發(fā)生并聯(lián)諧振，即在各種運行方式下諧振點不在主要次諧波頻率下；5)對本裝置過電流、過 電壓安全性能進行校核；6)以最經(jīng)濟的投資來實現(xiàn)本裝置的技術(shù)、安全指標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種110千伏濾波補償成套裝置，包括濾波支路、控制器(9)，其特征在于所述濾 波補償裝置由3條濾波支路構(gòu)成，每條濾波支路均由真空斷路器(1)、帶接地隔離開關(guān)(3)、 電抗器(4)、電容器組(10)、單相隔離開關(guān)(8)串聯(lián)而成，單相隔離開關(guān)(8)與一接地開關(guān)相 連，真空斷路器(1)與帶接地隔離開關(guān)(3)之間并聯(lián)有避雷器一(2)，帶接地隔離開關(guān)(3)與 電抗器(4)之間并聯(lián)有避雷器二(2’)，每條濾波支路的真空斷路器(1)輸入端分別與IlOkV 母線的相連，控制器(9)的一端與IlOkV母線電連接，控制器(9)的另一端與每條濾波支 路的真空斷路器輸入端連接，控制器(9)采集母線三相電流電壓信號然后送至真空斷路器 (1)進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種110千伏濾波補償成套裝置，其特征在于所述電容器 組(10)包括噴逐式熔斷器一(5)、噴逐式熔斷器二(5’)、電容器一(6)、電容器二(6’)，噴 逐式熔斷器一(5)、電容器一(6)、電容器二(6’)、噴逐式熔斷器二(5’ )依次串聯(lián)形成兩 臂，兩臂并聯(lián)組成電容器組，兩臂的電容器一(6)與電容器二(6’)中間橋接一個電流互感 器(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種110千伏濾波補償成套裝置，其特征在于所述控制器 (9 )采用32位ARM微處理器芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種110千伏濾波補償成套裝置，其特征在于所述電 容器選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種110千伏濾波補償成套裝置，其特征在于所述電 抗器(4)為鋁導(dǎo)線繞制、空芯結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種110千伏濾波補償成套裝置，包括濾波支路、控制器，所述濾波補償裝置由3條濾波支路構(gòu)成，每條濾波支路均由真空斷路器、帶接地隔離開關(guān)、電抗器、電容器組、單相隔離開關(guān)串聯(lián)而成，單相隔離開關(guān)與一接地開關(guān)相連，真空斷路器與帶接地隔離開關(guān)之間并聯(lián)有避雷器一，帶接地隔離開關(guān)與電抗器(4)之間并聯(lián)有避雷器二，每條濾波支路的真空斷路器輸入端分別與110kV母線的相連，控制器的一端與110kV母線電連接，控制器的另一端與每條濾波支路的真空斷路器輸入端連接，控制器采集母線三相電流電壓信號然后送至真空斷路器進行控制。補償濾波裝置投入后，該次諧波通過電容電抗導(dǎo)離電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)不受該次諧波的危害，從而穩(wěn)定其供電系統(tǒng)。
文檔編號H02J3/01GK102130456SQ20101053366
公開日2011年7月20日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者李飛龍, 杜小毛, 童淮安 申請人:國網(wǎng)南自控股(杭州)有限公司