本實用新型涉及一種低壓動態(tài)無功補償裝置。

背景技術(shù)：

接入交流電網(wǎng)(6kV，10kV，35kV電壓等級等)的工業(yè)負載，尤其是礦山豎井卷揚機傳動系統(tǒng)和軋制金屬材料工廠的軋機系統(tǒng)，其直流傳動裝置是普遍采用6相或12相變流器，傳動裝置變流器在工作過程中會產(chǎn)生6k±1或12k±1次諧波(k為正整數(shù))，對電網(wǎng)產(chǎn)生污染。由于礦山豎井卷揚機起動時和軋機軋制時的無功沖擊引起的電壓波動會影響其他用電設(shè)備的正常工作，要消除電壓波動必須對無功功率進行補償。同時，變流器低功率因數(shù)需要補償無功功率。為了解決類似場合的諧波污染和無功功率補償問題，目前國內(nèi)一般采用的是：

1、中國專利說明書：CN99109784.X描述的無觸點開關(guān)無功功率補償裝置，是TSR+FC方案。TSR是相控電抗器TCR的一個特例，晶閘管要么全導通，要么全關(guān)閉。該裝置由電感和電容構(gòu)成的某次諧波濾波器、相同規(guī)格的晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成的開關(guān)電感和電子控制電路組成，濾波器和開關(guān)電感并聯(lián)接入同一母線。該專利適用于供電電壓波形畸變嚴重或負荷含有豐富諧波的場合，可以應(yīng)用10kV或更高電壓等級電網(wǎng)上。該專利能進行有級快速補償，提高功率因數(shù)；晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成的開關(guān)電感(TSR)，晶閘管要么全導通，要么全關(guān)閉。電流波形為正弦波，因此，自身不產(chǎn)生諧波。其缺點是當用于10kV及其以上的電力系統(tǒng)時，由于晶閘管自身的局限，晶閘管要串聯(lián)，一旦晶閘管串中的某個晶閘管被擊穿，全部系統(tǒng)電壓就加到其它幾只晶閘管上，造成其它晶閘管擊穿而引起晶閘管串擊穿。由晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成的開關(guān)電感(TSR)為系統(tǒng)提供的無功功率是有級可調(diào)。在負荷波動較小時，無功功率補償很難選擇，會造成開關(guān)電感投上欠補，切除又過補的現(xiàn)象發(fā)生。不能為電網(wǎng)提供連續(xù)可調(diào)的無功功率。目前，此技術(shù)方案應(yīng)用于10kV及其以上的電力系統(tǒng)時會造成本增加，實施會造成一定的難度。

2、安裝靜止型動態(tài)無功補償裝置(SVC)，即TCR+FC方案。冶金工業(yè)負載通常是軋機或者是電弧爐，這種非線性負荷在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的高次諧波經(jīng)母線、變壓器流入電網(wǎng)和負載，造成諧波公害。中國專利說明書：CN02152793.8描述的用于補償工業(yè)負載無功功率消耗的方法和裝置就是這種方案(SVC)，它包括用于可控無功功率消耗的第一套補償裝置(TCR)和用于產(chǎn)生無功功率的第二套補償裝置(FC)，兩個裝置都同負載并聯(lián)到交流電網(wǎng)(6kV～35kV母線)上。第一套補償裝置(TCR)是相控電抗器，通常是以三角形接法相互連接的，第二套補償裝置包括用于多個相互并聯(lián)的濾波器?？刂葡到y(tǒng)由電壓檢測裝置和電流檢測裝置以及控制裝置組成，控制裝置采樣電流電壓信號，經(jīng)計算母線的無功功率后得到對應(yīng)的移相控制角α來調(diào)節(jié)母線無功功率。該裝置能快速調(diào)節(jié)電網(wǎng)無功功率，提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性，改善電壓波動和電壓閃變。但是安裝這種靜止型動態(tài)無功補償裝置(SVC)的缺點是：控制系統(tǒng)復雜，晶閘管要串聯(lián)，一旦晶閘管串中的某個晶閘管被擊穿，全部系統(tǒng)電壓就加到其它幾只晶閘管上，造成其它晶閘管擊穿而引起晶閘管串擊穿，相控電抗器本身是一個很大的諧波源。另外，安裝靜止型動態(tài)無功補償裝置(SVC)價格昂貴。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種控制系統(tǒng)簡單可靠、成本低、能進行諧波濾波和快速無功功率補償?shù)牡蛪簞討B(tài)無功補償裝置。

為達到上述目的，本實用新型的低壓動態(tài)無功補償裝置，所述的低壓動態(tài)無功補償裝置接在傳動系統(tǒng)整流變壓器二次側(cè)低壓母線或配電變壓器二次側(cè)低壓母線上，所述的低壓動態(tài)無功補償裝置由并聯(lián)設(shè)置的晶閘管投切電容器裝置TSC和磁飽和可控電抗器MCR組成。

其中，所述的晶閘管投切電容器裝置TSC由多個并聯(lián)的支路組成，其中，每個支路由晶閘管與電容器串聯(lián)組成，各支路參數(shù)一致；其中，所述的晶閘管為兩個反向并聯(lián)的晶閘管組成。

其中，磁飽和可控電抗器MCR的容量大于晶閘管投切電容器裝置TSC的容量。

為達到上述目的，本實用新型的低壓動態(tài)無功補償裝置，低壓動態(tài)無功補償裝置，所述的低壓動態(tài)無功補償裝置接在傳動系統(tǒng)整流變壓器二次側(cè)低壓母線或配電變壓器二次側(cè)低壓母線上，其特征在于：

所述的低壓動態(tài)無功補償裝置包括：

晶閘管投切電容器裝置TSC，連接在整流變壓器二次側(cè)上用于吸收諧波和無功補償；所述的晶閘管投切電容器裝置TSC由多個并聯(lián)的支路組成，其中，每個支路由晶閘管與電容器串聯(lián)組成，各支路參數(shù)一致；

磁飽和可控電抗器MCR，連接在整流變壓器二次側(cè)用于快速吸收無功功率；

控制系統(tǒng)，用于對整流變壓器一次側(cè)電壓互感器和電流互感器的電壓、電流信號，以及整流變壓器二次側(cè)電壓互感器和磁飽和可控電抗器MCR裝置回路內(nèi)電流互感器的電壓、電流信號進行采樣，并進行計算和比較后輸出控制信號給晶閘管投切電容器裝置TSC的晶閘管，以確定投入的支路數(shù)和/或輸出控制信號給磁飽和可控電抗器MCR的晶閘管，以改變低壓側(cè)磁飽和可控電抗器吸收的感性無功。

其中，磁飽和可控電抗器MCR的容量大于晶閘管投切電容器裝置TSC的容量。

其中，所述的晶閘管為兩個反向并聯(lián)的晶閘管組成。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比其優(yōu)點效果如下：

1、由于整流變壓器二次側(cè)或直接配電低壓母線上安裝了晶閘管投切電容器裝置TSC，可以使負荷所需的感性無功功率在整流變二次側(cè)就地補償，即負荷所需的感性無功功率不通過(或絕大部分不通過)整流變，從而提高整流變的出力。同時，可以使高次諧波一定的就地吸收，傳動裝置中的電力電子器件等非線性負荷工作時產(chǎn)生的大量諧波電流就不需要通過整流變壓器，因為MCR+TSC型低壓動補裝置中的濾波器已經(jīng)在整流變二次側(cè)提供了高次諧波電流的通道，從而減少了整流變壓器的諧波損耗，降低整流變壓器的電磁振動和噪聲。換言之，低壓動補大大減輕了整流變的負擔，可以延長整流變的使用壽命。

2、MCR和TSC安裝在整流變壓器的低壓側(cè)或直接配電低壓母線上，工作電壓低，不需要晶閘管串、并聯(lián)，降低了成本，控制系統(tǒng)簡單可靠，提高了裝置的穩(wěn)定性和可靠性；又由于整流變壓器是現(xiàn)成的設(shè)備，不需要另外加裝降壓變壓器，大大地節(jié)約了投資成本。

3、低壓SVC裝置可以按照負荷的無功變化快速調(diào)節(jié)磁飽和可控電抗器的感性無功輸出，來抑制整流變二次側(cè)或直接配電低壓母線上的電壓波動，從而穩(wěn)定電動機的出力。低壓動補在解決了整流變二次側(cè)或直接配電低壓母線上電壓波動問題的同時，也一并解決了高壓母線的電壓波動問題。

4、低壓MCR+TSC裝置的控制系統(tǒng)在信號檢測、控制等功能實現(xiàn)方面上簡明實用，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，響應(yīng)速度快。并且一套控制系統(tǒng)能夠同時對多套低壓MCR+TSC裝置的配合、運行進行控制。

附圖說明

圖1為本實用新型(MCR+TSC)型低壓動態(tài)無功補償裝置原理單線圖；

圖2為本實用新型(MCR+TSC)型低壓動態(tài)無功補償裝置用于軋鋼機傳動系統(tǒng)整流變二次側(cè)無功功率補償和諧波濾波的實施例的方框圖形式。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明：

在圖1所示的本實用新型(MCR+TSC)型低壓動態(tài)無功補償裝置包括晶閘管投切電容器裝置TSC、磁飽和可控電抗器MCR，其中晶閘管投切電容器裝置TSC和磁飽和可控電抗器MCR分別接在整流變壓器二次側(cè)。

圖2給出了本實用新型(MCR+TSC)型低壓動態(tài)無功補償裝置用于軋制金屬材料工廠的主軋機傳動系統(tǒng)整流變二次側(cè)無功功率補償?shù)膶嵤├?，該裝置包括四套接在傳動系統(tǒng)整流變二次側(cè)上用于無功補償?shù)木чl管投切電容器TSC，一套接在傳動系統(tǒng)整流變二次側(cè)用于快速吸收無功功率的磁控電抗器(MCR)，以及一套控制系統(tǒng)1。

控制系統(tǒng)集無功信號采集、運算、調(diào)節(jié)，以及晶閘管脈沖觸發(fā)和系統(tǒng)保護等功能于一體。晶閘管投切電容器TSC接入低壓母線，根據(jù)裝置的容量、成本等因素確定TSC的支路數(shù)，各TSC的參數(shù)一致，通常MCR支路的容量稍大于TSC支路的容量，圖2給出了四條TSC支路。當負載2無功功率發(fā)生變化時，控制系統(tǒng)1采樣整流變ZB一次側(cè)PT和CT的電壓、電流信號，以及整流變ZB二次側(cè)PT和MCR裝置回路內(nèi)CT的電壓、電流信號以及負載CT的電流信號，來計算無功功率，與設(shè)定的無功功率比較得控制信號來投切電容器，同時調(diào)節(jié)晶閘管觸發(fā)脈沖的角度，改變低壓側(cè)晶閘管控制電抗器(MCR)吸收的感性無功。從而實現(xiàn)本實用新型所述的快速動態(tài)補償無功功率、提高功率因數(shù)和一定的諧波濾波的功能。

本實用新型的(MCR+TSC)型低壓動態(tài)無功補償裝置是這樣實施的：

接在傳動系統(tǒng)整流變二次側(cè)上用于無功補償?shù)木чl管投切電容器裝置(TSC)是根據(jù)負載所需要的無功功率容量、成本等要求，設(shè)計TSC分為四條支路。無功功率補償容量是按照低壓母線上計算負荷并充分考慮到諧波補償容量而確定的。

在額定電壓下，MCR+TSC型低壓SVC在所有TSC支路投入而MCR支路斷開時，輸出最大的容性無功功率Q；在所有的TSC支路斷開而MCR支路投入(α最小)時，輸出最大的感性無功功率Q；當要求裝置輸出容性無功，且Q＜Q時，則投入k條TSC支路，使得Q＜Q≤Q，并調(diào)節(jié)MCR支路的觸發(fā)延遲角α，吸收多余的容性無功功率Q－Q；當要求裝置輸出感性無功時，可關(guān)斷所有的TSC支路而通過控制MCR支路來獲得所需的無功功率。在整流變壓器的二次側(cè)接入磁控電抗器(MCR)，可以快速動態(tài)連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率。其控制角α在00和1800之間變化，控制系統(tǒng)通過采集整流變一次側(cè)PT和CT的電壓、電流信號，計算該整流變總的無功功率，與設(shè)定的無功功率進行比較，當檢測到總的無功功率出現(xiàn)倒送時(即為容性QC時)，此時軋機空載，控制系統(tǒng)1發(fā)出指令，減小觸發(fā)角α(00≤α≤1800)來控制MCR裝置增大吸收感性無功功率，與TSC裝置固定的容性無功相平衡。當檢測到總的無功功率為感性無功時，此時軋機工作，控制系統(tǒng)1發(fā)出指令，增大觸發(fā)角α(00≤α≤1800)來控制MCR裝置減小吸收感性無功功率，使濾波裝置固定的容性無功用來補償負荷所需要的感性無功，抑制電壓波動，最終使功率因數(shù)達到0.95以上。

因此，本實用新型(MCR+TSC)型低壓動態(tài)無功補償裝置和現(xiàn)有技術(shù)相比，系統(tǒng)簡單可靠，而且投資省，特別適合于軋制金屬材料工廠的主軋機傳動系統(tǒng)和礦山豎井卷揚機傳動系統(tǒng)或具有類似負荷性質(zhì)的傳動系統(tǒng)直接配電低壓母線上用于快速無功功率補償、抑制電壓波動和提高功率因數(shù)。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。