儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新的儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置,屬于電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】??捎糜陔娋W(wǎng)的過(guò)電壓和諧波抑制、消除過(guò)電壓和高次諧波對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的傷害,尤其適用于電弧爐、礦熱爐等符合劇烈波動(dòng)的工業(yè)場(chǎng)合,提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,提高經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】?jī)?chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新的儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置,屬于電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】。尤其可以應(yīng)用在電弧爐、礦熱爐、軋鋼機(jī)等負(fù)荷劇烈波動(dòng)的工業(yè)場(chǎng)合。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng),電力系統(tǒng)也在飛快地發(fā)展,裝機(jī)容量越來(lái)越大、電網(wǎng)電壓越來(lái)越高、覆蓋面積越來(lái)越廣,電網(wǎng)中大型沖擊性負(fù)荷和非線性負(fù)荷越來(lái)越多,使電網(wǎng)經(jīng)常發(fā)生電壓波形畸變、過(guò)電壓等電能質(zhì)量問(wèn)題,嚴(yán)重地影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)前影響比較大的主要有如下幾個(gè)方面。
[0003]1.電網(wǎng)中有大量的電力變壓器,它們?cè)诳蛰d投入時(shí)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)于額定電流數(shù)倍的涌流,涌流中含有大量的高次諧波并會(huì)在線路上產(chǎn)生過(guò)電壓;在空載切除時(shí)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)于額定電壓數(shù)倍的過(guò)電壓。這不僅會(huì)污染電網(wǎng)、影響供電質(zhì)量,也會(huì)對(duì)變壓器自身造成傷害。據(jù)權(quán)威資料介紹,電網(wǎng)中變壓器的總?cè)萘靠蛇_(dá)發(fā)電機(jī)總?cè)萘康?倍以上,它們的諧波電流總值非常大,可達(dá)全部發(fā)電機(jī)額定電流總和的I %?2 %,成為電網(wǎng)背景諧波的重要來(lái)源。變壓器空載合閘涌流(以下簡(jiǎn)稱涌流)數(shù)值大且含有廣譜的有害諧波,常常會(huì)引起繼電保護(hù)誤動(dòng)作、引發(fā)同系統(tǒng)變壓器產(chǎn)生和應(yīng)涌流并跳閘,影響電網(wǎng)的穩(wěn)定。涌流產(chǎn)生的巨大電動(dòng)力會(huì)威脅變壓器自身絕緣。操作過(guò)電壓則更是直接威脅變壓器自身絕緣。近些年來(lái),使用冷軋硅鋼片鐵芯的變壓器越來(lái)越多,它的空載電流很小,因而通常也不會(huì)產(chǎn)生超過(guò)絕緣水平的截流過(guò)電壓,但是也不能說(shuō)所有情況下開(kāi)斷無(wú)載變壓器均不需給予注意,比如煉鋼廠的電爐變壓器,每天需要開(kāi)合上百次,這樣,幅值雖不高但次數(shù)很多的過(guò)電壓會(huì)對(duì)設(shè)備的絕緣產(chǎn)生累積效應(yīng),對(duì)變壓器的安全運(yùn)行仍存在威脅。
[0004]2.電弧爐內(nèi)會(huì)經(jīng)常有廢鋼塌落下來(lái)與電極相碰造成短路,因此系統(tǒng)中電流的大小會(huì)反復(fù)不規(guī)則地劇烈波動(dòng),造成很大的負(fù)荷沖擊,電流波形嚴(yán)重畸變。電弧爐電流的急劇變化,使配電母線處的電壓也產(chǎn)生急劇變化,其中含有大量的高次諧波,高次諧波電壓與工頻電壓相疊加形成過(guò)電壓,給同一電網(wǎng)的用電設(shè)備造成極大的傷害。并且高次諧波會(huì)在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中引起局部發(fā)熱、破壞絕緣,造成電機(jī)損壞;使繼電保護(hù)誤動(dòng)作,影響電網(wǎng)正常運(yùn)行;使電力變壓器及用戶電器設(shè)備的損耗增加,壽命降低;使儀器儀表計(jì)量不準(zhǔn);使無(wú)功補(bǔ)償裝置不能投入運(yùn)行等等。礦熱爐是依靠電弧熱和爐料電阻熱來(lái)工作的,與電弧爐相比只是程度稍輕而已。
[0005]3.電力機(jī)車行駛中要頻繁地通過(guò)無(wú)電區(qū),在通過(guò)前后機(jī)車內(nèi)要切、合閘,每次都使機(jī)車的主變壓器產(chǎn)生操作過(guò)電壓和發(fā)生涌流。操作過(guò)電壓影響變壓器壽命;而涌流達(dá)到額定電流的數(shù)倍,諧波含量很大,對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重干擾,且經(jīng)常會(huì)造成電力鐵路供電系統(tǒng)故障。
[0006]4.汽車制造廠的焊接設(shè)備也是沖擊負(fù)荷,其高次諧波會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)失靈。
[0007]5.鋼廠的軋鋼系統(tǒng)為沖擊性大負(fù)荷,對(duì)電網(wǎng)的影響不可忽視。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用電容儲(chǔ)能技術(shù)抑制過(guò)電壓及諧波的裝置。能夠在供電母線上安裝儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置,使母線電壓穩(wěn)定并能消除諧波,則可以避免供電設(shè)備損壞等各種故障。
[0009]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置,包括開(kāi)關(guān)K1、變壓器TK、整流橋DK、儲(chǔ)能電容C ;還包括開(kāi)關(guān)K2、充電電阻R1、驅(qū)動(dòng)模塊CF、快速放電絕緣柵晶體管IGBT、快放電阻R3、放電電阻R2、可編程控制器PLC ;所述開(kāi)關(guān)Kl的一端連接供電母線,另一端接變壓器TK的原邊,變壓器TK的副邊接整流橋DK ;充電電阻Rl和開(kāi)關(guān)K2并聯(lián)后一端接整流橋正端,另一端接儲(chǔ)能電容C ;放電電阻R2并聯(lián)在儲(chǔ)能電容C的兩端;快速放電絕緣柵晶體管IGBT和快放電阻R3串聯(lián)后并聯(lián)在儲(chǔ)能電容C的兩端,驅(qū)動(dòng)模塊CF接在絕緣柵晶體管IGBT的控制極。所述儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置的控制系統(tǒng)采用可編程序控制器PLC或工控計(jì)算機(jī)COM控制系統(tǒng)。
[0010]上電時(shí),開(kāi)關(guān)K2處開(kāi)斷狀態(tài),電容C經(jīng)電阻Rl充電,充滿后開(kāi)關(guān)K2閉合。當(dāng)母線上有過(guò)電壓產(chǎn)生時(shí),變壓器TK副邊電壓同時(shí)上升、整流橋輸出電壓上升、儲(chǔ)能電容C被充電,因電容量很大,因此電壓的上升受到限制。當(dāng)過(guò)電壓能量較大使電容器C的電壓達(dá)到一定高度時(shí),快速放電絕緣柵晶體管IGBT被觸發(fā)導(dǎo)通,快放電阻R3加入放電,阻止過(guò)電壓的過(guò)度升高。放電電阻R2的作用是停電后使儲(chǔ)能電容C的電壓回零。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是一種儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置的主電路圖。
[0012]圖2是采用了由電力電子器件IGCT替換絕緣柵晶體管IGBT、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)COM替換可編程控制器PLC構(gòu)成的一種儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0013]采用儲(chǔ)能技術(shù)的一種新的儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置主電路圖如圖1所示:一種儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置,包括開(kāi)關(guān)K1、變壓器TK、整流橋DK、儲(chǔ)能電容C ;還包括開(kāi)關(guān)K2、充電電阻Rl、驅(qū)動(dòng)模塊CF、快速放電絕緣柵晶體管IGBT、快放電阻R3、放電電阻R2、可編程控制器PLC ;所述開(kāi)關(guān)Kl的一端連接供電母線,另一端接變壓器TK的原邊,變壓器TK的副邊接整流橋DK ;充電電阻Rl和開(kāi)關(guān)K2并聯(lián)后一端接整流橋正端,另一端接儲(chǔ)能電容C ;放電電阻R2并聯(lián)在儲(chǔ)能電容C的兩端;快速放電絕緣柵晶體管IGBT和快放電阻R3串聯(lián)后并聯(lián)在儲(chǔ)能電容C的兩端,驅(qū)動(dòng)模塊CF接在絕緣柵晶體管IGBT的控制極。所述儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置的控制系統(tǒng)采用可編程控制器PLC。如果總控系統(tǒng)有余地,則該部份的控制也可由總控系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行。正常工作時(shí),母線電壓經(jīng)變壓器TK使儲(chǔ)能電容被充有一定的電壓;當(dāng)母線上有過(guò)電壓產(chǎn)生時(shí)(因爐內(nèi)擾動(dòng)或母線傳來(lái)),變壓器TK副邊電壓同時(shí)上升、整流橋輸出電壓上升、儲(chǔ)能電容C被充電,因電容量很大,因此電壓的上升受到限制,即不會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓。由于母線上的高次諧波受到抑制,因此大大減化了無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的工作。
[0014]圖2為采用工控計(jì)算機(jī)COM控制系統(tǒng),其控制方法與上述相同;電力電子器件采用全控器件IGCT實(shí)施控制。[0015]上述描述的只是該發(fā)明的二種【具體實(shí)施方式】,舉例說(shuō)明不對(duì)發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制,所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在閱讀了說(shuō)明書后對(duì)前述的【具體實(shí)施方式】所做的修改或變型,都不背離發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新型儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置,包括開(kāi)關(guān)(K1)、變壓器(TK)、整流橋(DK)、儲(chǔ)能電容(C);還包括開(kāi)關(guān)(Κ2)、充電電阻(Rl)、驅(qū)動(dòng)模塊(CF)、快速放電絕緣柵晶體管(IGBT)、快放電阻(R3)、放電電阻(R2)、可編程控制器(PLC);所述開(kāi)關(guān)(Kl)的一端連接供電母線,另一端接變壓器(TK)原邊,變壓器(TK)副邊接整流橋(DK);充電電阻(Rl)和開(kāi)關(guān)(Κ2)并聯(lián)后一端接整流橋正端,另一端接儲(chǔ)能電容(C);放電電阻(R2)并聯(lián)在儲(chǔ)能電容(C)的兩端;快速放電絕緣柵晶體管(IGBT)和快放電阻(R3)串聯(lián)后并聯(lián)在儲(chǔ)能電容(C)的兩端,驅(qū)動(dòng)模塊(CF)接在整流橋正端和絕緣柵晶體管(IGBT)的控制極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置,其特征在于控制系統(tǒng)采用可編程控制器(PLC)或工控計(jì)算機(jī)(COM)控制系統(tǒng);如果總控系統(tǒng)有余地,則該部份的控制也可由總控系統(tǒng)來(lái)執(zhí)打。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置,其特征在于當(dāng)電力電子器件采用全控器件(IGCT ),可以得到大電流全控調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能式電網(wǎng)過(guò)電壓及諧波抑制裝置,其特征在于當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí),儲(chǔ)能電容(C)限制了過(guò)電壓和諧波,快速放電絕緣柵晶體管(IGBT)和快放電阻(R3)阻止了電壓過(guò)度升高。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK104037767SQ201410278327
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】潘家忠, 馮卓利, 王宇 申請(qǐng)人:哈爾濱帕特爾科技股份有限公司