一種低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置制造方法
【專利摘要】一種低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括三相四線制的低壓母線、補(bǔ)償控制器、開關(guān)和電容器，低壓母線的線路上設(shè)有總保護(hù)開關(guān)、輸出端與補(bǔ)償控制器連接的電流測量信號(hào)采集器和三相低壓信號(hào)采集器，電容器包括多組低壓三相電容器組和單相電容器組，每組低壓三相電容器組均通過相應(yīng)的微型斷路器和復(fù)合投切開關(guān)連接至低壓母線的三個(gè)相線；每組單相電容器組中的三個(gè)電容器均通過獨(dú)立的斷路器和同步投切開關(guān)與低壓母線相應(yīng)的相線連接；所述的補(bǔ)償控制器還連接有雙模無線通訊模塊，補(bǔ)償控制器的控制信號(hào)輸出端與復(fù)合投切開關(guān)和同步投切開關(guān)連接。該裝置根據(jù)無功負(fù)荷及功率因數(shù)自動(dòng)投切電容器組，可實(shí)現(xiàn)在負(fù)荷峰谷期快速跟蹤無功補(bǔ)償需求。
【專利說明】 —種低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及低壓電網(wǎng)的節(jié)能裝置，具體的說是一種低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，社會(huì)對(duì)電力的需求日益增長，對(duì)供電的可靠性和供電質(zhì)量提出更高的要求。由于負(fù)荷的不斷增加，對(duì)電網(wǎng)無功的要求也隨之增加，無功功率如同有功功率一樣，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、電壓質(zhì)量，及降低網(wǎng)損和安全運(yùn)行不可缺少的部分，解決無功補(bǔ)償?shù)膯栴}對(duì)降損節(jié)能有著極其重要的意義。傳統(tǒng)低壓無功補(bǔ)償裝置存在三相不平衡現(xiàn)象，如采用單一的同投同切的交流接觸器式裝置，只要有一相負(fù)荷達(dá)到動(dòng)作條件，接觸器就動(dòng)作，必然會(huì)造成接觸器的頻繁投切；再者投切過程中涌流大，操作過電壓高，接觸器觸頭很容易嚴(yán)重?zé)龤?，影響了電容器的使用壽命和裝置的安全可靠性。
[0003]傳統(tǒng)低壓自動(dòng)補(bǔ)償裝置還存在以下不足是:普遍存在設(shè)備投運(yùn)率低、故障多、補(bǔ)償效果不好的問題，原因如下:(1)電容器分配級(jí)差大，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。比如200kVA臺(tái)區(qū)一般按總?cè)萘?0kvar設(shè)計(jì),分3級(jí)20kvar,級(jí)差達(dá)20kvar,造成20kvar以下的無功缺口無法投入補(bǔ)償。依據(jù)國標(biāo)《GB/T13462電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，每年會(huì)造成約16000度電量的損失。(2)電容器的投切開關(guān)故障多。用于電容器投切的開關(guān)有以下幾種，a、接觸器:這是一種有觸點(diǎn)的傳統(tǒng)電容器切換開關(guān)，投切過程有涌流、電弧，頻繁投切易造成觸點(diǎn)燒蝕、粘連；接通時(shí)操作線圈需要長期通電，有損耗；灰塵污染后會(huì)造成觸點(diǎn)接觸不良、噪聲大、線圈燒毀等故障；b、可控硅:其缺點(diǎn)是發(fā)熱，損耗大，需要加裝風(fēng)機(jī)、散熱器，不僅體積大、成本高、可靠性差，而且自身能耗也高，節(jié)能效果差；c、復(fù)合開關(guān):可靠較好，但體積大、價(jià)格高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的低壓無功補(bǔ)償裝置存在三相不平衡現(xiàn)象，以及設(shè)備投運(yùn)率低、故障多、補(bǔ)償效果差的問題，提供一種低壓無功自動(dòng)補(bǔ)
|石術(shù)C且ο
[0005]本實(shí)用新型為解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括三相四線制的低壓母線、補(bǔ)償控制器、開關(guān)和電容器，低壓母線的線路上設(shè)有總保護(hù)開關(guān)，以及分別用于對(duì)線路的三相電流和三相電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)取樣的電流測量信號(hào)采集器和三相低壓信號(hào)采集器，電流測量信號(hào)采集器和三相低壓信號(hào)采集器的輸出端與補(bǔ)償控制器連接，所述的電容器包括多組呈三角形接線的低壓三相電容器組和多組呈星形接線的單相電容器組，每組低壓三相電容器組均通過相應(yīng)的微型斷路器和復(fù)合投切開關(guān)連接至低壓母線的三個(gè)相線；每組單相電容器組中的三個(gè)電容器均通過獨(dú)立的斷路器和同步投切開關(guān)與低壓母線相應(yīng)的相線連接；所述的補(bǔ)償控制器還連接有用于發(fā)送電路狀態(tài)信號(hào)和接收控制信號(hào)的雙模無線通訊模塊，補(bǔ)償控制器的控制信號(hào)輸出端與復(fù)合投切開關(guān)和同步投切開關(guān)連接。[0006]所述的補(bǔ)償控制器通過RS485總線控制復(fù)合投切開關(guān)和同步投切開關(guān)的通斷。
[0007]所述的補(bǔ)償控制器上還設(shè)有有線通訊接口。
[0008]所述低壓母線的線路上還設(shè)有避雷器，本實(shí)用新型采用帶空氣間隙的氧化鋅避雷器，避免產(chǎn)生漏泄電流，增加了使用壽命；對(duì)母線進(jìn)行過電壓保護(hù)。
[0009]由于電力系統(tǒng)測控終端大都安裝野外環(huán)境中，地點(diǎn)偏遠(yuǎn)，設(shè)備必須能夠在特殊的環(huán)境下長期穩(wěn)定地工作，補(bǔ)償控制器連接的雙模無線通訊模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)分布各地的補(bǔ)償控制器進(jìn)行監(jiān)控，也能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)監(jiān)控，具有測量精度高、功能完善、組網(wǎng)靈活、可靠性高以及成本低等特點(diǎn)，而且，還具有自動(dòng)恢復(fù)通訊能力，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，無需人為干預(yù)，使得終端設(shè)備能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。
[0010]本實(shí)用新型中，三相低壓信號(hào)采集器和電流測量信號(hào)采集器分別采集線路低壓端的三相電壓、電流信號(hào)，獲得三相電壓、電流、頻率和功率因數(shù)等負(fù)荷參數(shù)值，并根據(jù)用戶通過低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置顯示操作器的設(shè)定來決定是否進(jìn)行功率補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)耐肚锌刂迫游锢砹繛闊o功功率或無功電流。根據(jù)用戶需要設(shè)定的三相共補(bǔ)與分相補(bǔ)償路數(shù)，裝置先執(zhí)行投入多組三相電容器組的三相共補(bǔ)，然后根據(jù)各相無功功率不平衡情況執(zhí)行投入多組單相電容器組的分相補(bǔ)償。該裝置通過RS232通訊方式將數(shù)據(jù)傳送到管理計(jì)算機(jī)處理。
[0011]本實(shí)用新型中，補(bǔ)償控制器可對(duì)線路的三相電壓、三相電流實(shí)時(shí)取樣，經(jīng)行數(shù)據(jù)分析后，通過不同的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合投切開關(guān)和同步投切開關(guān)的經(jīng)行閉合/切斷容性負(fù)載的控制及保護(hù)；復(fù)合投切開關(guān)和同步投切開關(guān)使線路和低壓三相電容器組及單相電容器組之間回路的導(dǎo)通、關(guān)閉；多級(jí)單相電容器組實(shí)現(xiàn)在三相無功同時(shí)補(bǔ)償、單相無功的補(bǔ)償；微型斷路器實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓三相電容器組與單相電容器組的過流、速斷保護(hù)。
[0012]有益效果:(I)、該裝置在使用時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先投入共補(bǔ)償?shù)牡蛪喝嚯娙萜鹘M，然后投入分補(bǔ)償?shù)膯蜗嚯娙萜鹘M，如果系統(tǒng)需求無功值仍欠缺且欠缺值小于單只低壓三相電容器值時(shí)，繼續(xù)投入單相電容器組，如果投入的單相電容器組容值之和是單只低壓三相電容器容值整數(shù)倍時(shí)，則切除相對(duì)應(yīng)投入的單相電容器組，再投入一個(gè)三相電容器，若同等規(guī)格的電容器組中的其中幾個(gè)達(dá)到預(yù)定的使用時(shí)間后，則可通過投切開關(guān)循環(huán)投切替換。
[0013](2)采用三相共補(bǔ)償與多組小容量單相分補(bǔ)償?shù)木幋a及循環(huán)混合投切模式，根據(jù)無功負(fù)荷及功率因數(shù)自動(dòng)投切電容器組，可實(shí)現(xiàn)在負(fù)荷峰谷期快速跟蹤無功補(bǔ)償需求，達(dá)到無功的粗調(diào)與微調(diào)基本無級(jí)差補(bǔ)償?shù)哪康?，還可使無功功率得到無間隙連續(xù)補(bǔ)償，節(jié)能效果較好，保證補(bǔ)償效果的同時(shí)還可延長其使用壽命。
[0014](3)、該裝置運(yùn)行安全可靠，該裝置的核心元件復(fù)合投切開關(guān)和同步投切開關(guān)都具備過零投切功能，穩(wěn)定性較高；另外，單相電容器組的自身運(yùn)行電流低至1.44A，故障率較小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的電氣控制方框圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的接線原理圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施裝置圖；
[0018]圖4為圖3的后視圖。
[0019]附圖標(biāo)記:1、低壓母線，2、總保護(hù)開關(guān)，3、復(fù)合投切開關(guān)，4、低壓三相電容器組，5、同步投切開關(guān)，6、單相電容器組，7、電流測量信號(hào)采集器，8、三相低壓信號(hào)采集器，9、微型斷路器，10、補(bǔ)償控制器，11、有線通訊接口，12、雙模無線通訊模塊，13、RS485總線，14、避雷器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1和圖2所示，一種低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括三相四線制的低壓母線1、補(bǔ)償控制器10、開關(guān)和電容器，低壓母線I的線路上設(shè)有總保護(hù)開關(guān)2和避雷器14，以及分別用于對(duì)線路的三相電流和三相電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)取樣的電流測量信號(hào)采集器7和三相低壓信號(hào)采集器8，電流測量信號(hào)采集器7和三相低壓信號(hào)采集器8的輸出端與補(bǔ)償控制器10連接，所述的電容器包括多組呈三角形接線的低壓三相電容器組4和多組呈星形接線的單相電容器組6，每組低壓三相電容器組4均通過相應(yīng)的微型斷路器9和復(fù)合投切開關(guān)3連接至低壓母線I的三個(gè)相線；每組單相電容器組6中的三個(gè)電容器均通過獨(dú)立的斷路器和同步投切開關(guān)5與低壓母線I相應(yīng)的相線連接；所述的補(bǔ)償控制器10還連接有用于發(fā)送電路狀態(tài)信號(hào)和接收控制信號(hào)的雙模無線通訊模塊12，補(bǔ)償控制器10的控制信號(hào)輸出端與復(fù)合投切開關(guān)3和同步投切開關(guān)5連接，所述的補(bǔ)償控制器10通過RS485總線13控制復(fù)合投切開關(guān)3和同步投切開關(guān)5的通斷，補(bǔ)償控制器10上還設(shè)有有線通訊接口 11。
[0021]如圖3和圖4所示，為本實(shí)用新型的實(shí)施裝置圖。
[0022]該裝置根據(jù)優(yōu)先級(jí)逐級(jí)投入三相共補(bǔ)償電容器組后，再投入單只單相分補(bǔ)償電容器組的原則進(jìn)行；如系統(tǒng)需求無功值比單只三相共補(bǔ)償電容器還小，則先逐級(jí)投入單相分補(bǔ)償電容器組；如投入一組或多組三相共補(bǔ)償電容器后，系統(tǒng)需求無功值仍欠缺，且欠缺值小于單只三相共補(bǔ)償電容器值，繼逐級(jí)投入單相分補(bǔ)償電容器組，如果逐級(jí)投入的單相分補(bǔ)償電容器組容值之和是單只三相共補(bǔ)償電容器容值整數(shù)倍時(shí)，則切除相對(duì)應(yīng)投入的單相分補(bǔ)償電容器組，再投入一只三相共補(bǔ)償電容器；如同等規(guī)格的電容器組中某幾只的使用時(shí)間較長時(shí)，則可循環(huán)替換。
[0023]本實(shí)用新型的補(bǔ)償控制器10對(duì)復(fù)合投切開關(guān)3和同步投切開關(guān)5的控制原理為:
[0024]1、低壓三相電容器組4和單相電容器組6自動(dòng)投入時(shí)需全部滿足以下條件，(I)Ul ^ U ^ Uh ；(2)cos Φ < cos Φ 門限(滯后);(3)Q ( Qe ； (4)延遲時(shí)間 t ≥ Tdl ；(5)D < Dd。
[0025]2、低壓三相電容器組4和單相電容器組6自動(dòng)切除時(shí)需全部滿足以下條件，(I)Ul ≤ U ≤ Uh ； (2) cos Φ > -1 ；(3)Qe ≥ Qf ； (4)延遲時(shí)間 t ≥ Tdl ; (5) U ≥ Uho 或 U ≤ UL0。
[0026]其中，U表示線路電壓，隊(duì)表示線路欠壓保護(hù)定值，Uui表示線路切除電壓下限定值，Uh表示線路過壓保護(hù)定值，Uho表示線路切除電壓上限定值；D表示電容投切次數(shù)，Dd表示當(dāng)日電容投切次數(shù)限制值；9表示電容器設(shè)置投電容容量，Qe表示線路無功，Qf表示線路允許過補(bǔ)容量。
[0027]本實(shí)用新型的循環(huán)混合投切的控制原理為:
[0028](I)系統(tǒng)根據(jù)以上條件優(yōu)先逐級(jí)投入9kvar三相共補(bǔ)電容器組為粗調(diào)過程；如欠補(bǔ)，則后投入單只Ikvar單相分補(bǔ)電容器組，為細(xì)調(diào)過程；
[0029](2)如系統(tǒng)需求無功值比單只9kvar三相共補(bǔ)償電容器組還小，則先逐級(jí)投入單只Ikvar單相分補(bǔ)償電容器組，待無功負(fù)荷大時(shí)循環(huán)(I);同等規(guī)格的電容器組(包括9kvar及Ikvar電容器)連續(xù)運(yùn)行120h時(shí)循環(huán)輪換使用。[0030]在實(shí)際使用時(shí)，如系統(tǒng)三相缺少15kvar無功，具體分配為A相4kvar，B相5kvar，C相6kvar ;則根據(jù)A優(yōu)先投入9kvar三相共補(bǔ)電容器組(每相3kvarX3相=9kvar)，剩余無功 A 相:4kvar_3kvar=lkvar，B 相:5kvar_3kvar=2kvar，C 相 6kvar_3kvar=3kvar。那么剩余A相Ikvar、B相2kvar、C相3kvar的無功則相對(duì)應(yīng)地在A相投入I只Ikvar電容器、B相投入2只Ikvar電容器、C相投入3只Ikvar電容器。滿足了無功的需求。
【權(quán)利要求】
1.一種低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括三相四線制的低壓母線(I)、補(bǔ)償控制器(10)、開關(guān)和電容器，低壓母線(I)的線路上設(shè)有總保護(hù)開關(guān)(2)，以及分別用于對(duì)線路的三相電流和三相電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)取樣的電流測量信號(hào)采集器(7)和三相低壓信號(hào)采集器(8)，電流測量信號(hào)采集器(7)和三相低壓信號(hào)采集器(8)的輸出端與補(bǔ)償控制器(10)連接，其特征在于:所述的電容器包括多組呈三角形接線的低壓三相電容器組(4)和多組呈星形接線的單相電容器組(6)，每組低壓三相電容器組(4)均通過相應(yīng)的微型斷路器(9)和復(fù)合投切開關(guān)(3 )連接至低壓母線(I)的三個(gè)相線；每組單相電容器組(6 )中的三個(gè)電容器均通過獨(dú)立的斷路器和同步投切開關(guān)(5)與低壓母線(I)相應(yīng)的相線連接；所述的補(bǔ)償控制器(10)還連接有用于發(fā)送電路狀態(tài)信號(hào)和接收控制信號(hào)的雙模無線通訊模塊(12)，補(bǔ)償控制器(10)的控制信號(hào)輸出端與復(fù)合投切開關(guān)(3)和同步投切開關(guān)(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述的補(bǔ)償控制器(10)通過RS485總線(13)控制復(fù)合投切開關(guān)(3)和同步投切開關(guān)(5)的通斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述的補(bǔ)償控制器(10 )上還設(shè)有有線通訊接口( 11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述低壓母線(I)的線路上還設(shè)有避雷器(14)。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK203690938SQ201420071122
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】王元東, 王國亭, 劉敏 申請人:平高集團(tuán)智能電氣有限公司