專利名稱：全天候靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力無功動態(tài)補償裝置，具體涉及TCR型動態(tài)無功功率自動補償
直ο
背景技術(shù)：
隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，對電力的需求日益增加，近年來，我國電網(wǎng)正朝著大容量、高電壓的方向發(fā)展，從單一的地方小電網(wǎng)逐漸發(fā)展成為大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)，取得了巨大的經(jīng)濟優(yōu)勢。同時，大容量、大規(guī)模電力系統(tǒng)所面臨的問題也日益突出，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性一旦遭到破壞，必將造成巨大的經(jīng)濟損失和災(zāi)難性的后果。電力系統(tǒng)的各節(jié)點無功功率平衡決定了該節(jié)點的電壓水平，由于當今電力系統(tǒng)的用戶中存在著大量無功功率頻繁變化的設(shè)備；如電弧爐、電氣化鐵道、煤炭、風電、化工、水泥、鋼鐵、冶金等。同時用戶中又有大量的對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性有較高要求的精密設(shè)備如計算機、醫(yī)用設(shè)備等。因此迫切需要對系統(tǒng)的無功功率進行補償。目前市面上大多適合電弧爐等一些大型瞬變性設(shè)備的TCR型SVC，存在著寄生的諧波量大，諧波產(chǎn)生的危害，大體上也有兩個方面其一是對通訊線路造成的感應(yīng)干擾；其二是對一般設(shè)備造成危害諧波對設(shè)備造成的危害不容忽視的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供了一種響應(yīng)時間快、無級補償、能分相調(diào)節(jié)、諧波含量少的靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下的技術(shù)方案一種全天候靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置，包括FC補償濾波器、TCR晶閘管控制電抗器、控制保護系統(tǒng)及閥冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述FC補償濾波器、TCR晶閘管控制電抗器與負載一起并聯(lián)在變壓器與負載電連接的補償母線上，所述控制保護系統(tǒng)、閥冷卻系統(tǒng)與TCR晶閘管控制電抗器并聯(lián)連接。所述TCR晶閘管控制電抗器為三組由兩個反并聯(lián)的晶閘管的兩端都串聯(lián)一個相控電抗器構(gòu)成的支路首尾串聯(lián)而成的一個封閉回路，所述任意兩條支路的一個連接點與補償母線電連接。所述晶閘管采用德國的IXYS元件，所述每個晶閘管有一個BOD保護，所述相控電抗器采用鋁線環(huán)氧固化型。所述控制保護系統(tǒng)采用基于DSP的全數(shù)字化控制器。所述FC補償濾波器由兩條單調(diào)諧濾波回路組成，所述單調(diào)諧濾波回路由電容器和串聯(lián)電抗器串聯(lián)而成，所述兩條單調(diào)諧濾波回路并聯(lián)接入補償母線。所述電容器選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器，所述串聯(lián)電抗器為鋁導(dǎo)線繞制、空芯結(jié)構(gòu)。所述閥冷卻系統(tǒng)采用水冷卻系統(tǒng)。采用上述結(jié)構(gòu)，在負荷處安裝靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置進行無功補償后，負荷向系統(tǒng)吸取的無功功率顯著減小，由系統(tǒng)供給負荷的總?cè)萘恳蚕鄳?yīng)減小，系統(tǒng)就可以把這些節(jié)余容量供電給其它新添負荷，因而在輸電線路結(jié)構(gòu)不變的情況下，提高了系統(tǒng)輸送容量，電力網(wǎng)運行時，電流通過電力網(wǎng)參數(shù)時，就會產(chǎn)生功率損耗和能量損耗，負荷的有功功率只能是由發(fā)電機供給，負荷的無功功率可以就地補償，因而網(wǎng)絡(luò)的線損就可大大降低，為了獎勵企業(yè)提高功率因數(shù)，電力部門對工業(yè)用電規(guī)定了依照月平均功率因數(shù)調(diào)整電費辦法，有獎有懲顯然，采有無功功率自動補償裝置的企業(yè)可得到明顯的經(jīng)濟效益，采用 TCR這種封閉回路設(shè)置可消除三次諧波，這樣就抑制諧波，消除其所帶來的相關(guān)危害?？刂票Ｗo系統(tǒng)采用基于DSP的全數(shù)字化控制器，動態(tài)響應(yīng)快、控制精度高、編程功能強，模塊化設(shè)計，對幾兆至幾十兆裝置均可提供一體化的構(gòu)造方式，同時提供友好人機界面，實時顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，控制方式靈活，可實現(xiàn)三相同時控制、分相控制和三相平衡化等多種控制方式。

圖1是本實用新型的工作原理圖圖2是本實用新型的補償效果示意圖
具體實施方式
參見圖1，一種靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置，主要由三部分構(gòu)成FC補償濾波器1、TCR晶閘管控制電抗器2和控制保護系統(tǒng)3，另外還設(shè)有一個閥冷卻系統(tǒng)4，F(xiàn)C補償濾波器1、TCR晶閘管控制電抗器2與負載5 —起并聯(lián)在變壓器6與負載5電連接的補償母線7上，控制保護系統(tǒng)3、閥冷卻系統(tǒng)4與TCR晶閘管控制電抗器2并聯(lián)連接。FC補償濾波器1用于提供容性無功功率補償及濾除諧波，F(xiàn)C補償濾波器1由兩條單調(diào)諧濾波回路10組成，單調(diào)諧濾波回路10由電容器11和串聯(lián)電抗器12串聯(lián)而成，兩條單調(diào)諧濾波回路10并聯(lián)接入補償母線7。電容器11選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器，具有較高的場強和穩(wěn)定性，并裝有內(nèi)放電電阻。串聯(lián)電抗器12為鋁導(dǎo)線繞制，空芯結(jié)構(gòu)，帶間隙無級可調(diào)。電容器11為框架式安裝，自然冷卻；電抗器為空芯干式，自然冷卻。TCR晶閘管控制電抗器2用于平衡系統(tǒng)中由于負載5的波動所產(chǎn)生的感性無功功率，接受來自控制系統(tǒng)的信號，通過調(diào)節(jié)晶閘管8觸發(fā)角的大小，控制流過電抗器的電流達到控制無功功率的目的。TCR晶閘管控制電抗器為三組由兩個反并聯(lián)的晶閘管8的兩端都串聯(lián)一個相控電抗器9構(gòu)成的支路首尾串聯(lián)而成的一個封閉回路，任意兩條支路的一個連接點與補償母線7電連接，采用TCR這種封閉回路設(shè)置可消除三次諧波，這樣就抑制諧波， 消除其所帶來的相關(guān)危害。晶閘管8采用德國的IXYS元件，其性能良好，以保證主體設(shè)備穩(wěn)定運行。每個晶間管8有一個BOD保護，以保證可靠運行，相控電抗器9采用鋁線環(huán)氧固化型，其結(jié)構(gòu)空心、干式，性能上的好處絕緣強度高，渦流及雜散損耗低，噪聲小，動熱穩(wěn)定性好，電抗器電流由晶閘管8進行連續(xù)控制，實現(xiàn)無功功率線性調(diào)節(jié)。FC和TCR容量的選擇主要是根據(jù)IOkV母線負荷的實測數(shù)據(jù)情況和主變的功率損耗，按照負荷在主變?nèi)萘?0% 85%范圍內(nèi)變化時，功率因數(shù)保持在0. 95 0. 99的設(shè)計目標進行計算?？刂票Ｗo系統(tǒng)3基于DSP的全數(shù)字化控制器，實時計算電網(wǎng)無功，控制晶閘管觸發(fā)角的大小，進而控制補償無功功率的大小。采用高速數(shù)字信號處理器DSP的控制系統(tǒng)，可靠性高、實用性強?？刂破鞑捎梦鏖T子數(shù)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)是西門子公司生產(chǎn)的通用控制系統(tǒng)， 可靠性高，應(yīng)用較為廣泛?？刂票Ｗo系統(tǒng)與TCR晶閘管控制電抗器并聯(lián)后接入補償母線，好處就是動態(tài)響應(yīng)快、控制精度高、編程功能強，模塊化設(shè)計，對幾兆至幾十兆裝置均可提供一體化的構(gòu)造方式，同時提供友好人機界面，實時顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，控制方式靈活，可實現(xiàn)三相同時控制、分相控制和三相平衡化等多種控制方式?？刂撇呗砸苑€(wěn)定IOkV母線無功為主要目的，并對電壓波動進行修正，采用閉環(huán)控制。通過PT檢測母線電壓，CT檢測母線電流，通過控制器計算系統(tǒng)此刻的無功功率值，再根據(jù)檢測到的母線電壓，計算在限定的電壓范圍內(nèi)補償所需的無功功率。通過對晶閘管開通角度的調(diào)節(jié)，滿足穩(wěn)定系統(tǒng)無功的主要目的。采用閉環(huán)控制可以實現(xiàn)快速響應(yīng)和精確調(diào)節(jié)，使SVC達到最優(yōu)的補償效果。TCR晶閘管觸發(fā)控制觸發(fā)信號系統(tǒng)采用光纖傳輸，以有效避免電磁干擾，保證觸發(fā)信號的可靠傳輸，觸發(fā)系統(tǒng)采用脈沖變壓器技術(shù)。主要有過電流、過電壓、欠電壓、電容器三相不平衡保護和接地保護?？紤]到變電站將來實行無人值守，在SVC系統(tǒng)和變電站綜合自動化系統(tǒng)間增加了通訊接口，以實現(xiàn)SVC的遠動控制。閥冷卻系統(tǒng)4用于晶閘管閥體冷卻，采用水冷卻系統(tǒng)，高純水冷卻TCR閥，具有損耗小、壽命長、噪音小等特點。高壓動態(tài)無功補償SVC裝置根據(jù)負荷無功功率的變化情況，改變電抗器的無功功率(感性無功功率)。即不管負載的無功功率如何變化，總要使二者之和為常數(shù)，這個常數(shù)等于電容器組發(fā)出的容性無功功率的數(shù)值，使取自電網(wǎng)的無功功率為常數(shù)或為0，即等于常數(shù)(或為0)。最終使得電網(wǎng)的功率因數(shù)保持在設(shè)定值，電壓幾乎不波動，從而達到無功補償?shù)哪康?，以抑制負載波動所造成的系統(tǒng)電壓波動和閃變。參見圖2，圖2為補償效果示意圖，圖中13為電容器安裝容量Q。，14為電抗器輸出容量Qy補償容量=Q。_Qy靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置的快速響應(yīng)，可達到20ms，靈活控制，線性調(diào)節(jié)特點能夠完美的抑制電壓波動與閃變，改善功率因數(shù)，吸收電網(wǎng)諧波，改善供電質(zhì)量，補償沖擊性負載?？傮w上說，采用靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置，其帶來的效益有以下幾個方1、增加了電力系統(tǒng)功率傳輸能力在負荷處安裝靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置進行無功補償后，負荷向系統(tǒng)吸取的無功功率顯著減小，由系統(tǒng)供給負荷的總?cè)萘恳蚕鄳?yīng)減小，系統(tǒng)就可以把這些節(jié)余容量供電給其它新添負荷。因而在輸電線路結(jié)構(gòu)不變的情況下，提高了系統(tǒng)輸送容量。2、減小線路能量損耗電力網(wǎng)運行時，電流通過電力網(wǎng)參數(shù)時，就會產(chǎn)生功率損耗和能量損耗，負荷的有功功率只能是由發(fā)電機供給，負荷的無功功率可以就地補償，因而網(wǎng)絡(luò)的線損就可大大降低。3、提高功率因數(shù)為了獎勵企業(yè)提高功率因數(shù)，電力部門對工業(yè)用電規(guī)定了依照月平均功率因數(shù)調(diào)整電費辦法，有獎有懲顯然，采有靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置的企業(yè)可得到明顯的經(jīng)濟效益。[0030]4、抑制諧波，消除危害諧波產(chǎn)生的危害，大體上也有兩個方面其一是對通訊線路造成的感應(yīng)干擾；其二是對一般設(shè)備造成危害諧波對設(shè)備造成的危害不容忽視的。它與常規(guī)的分組投切，調(diào)壓式動態(tài)補償方式相比，具有響應(yīng)時間快、無級補償、能分相調(diào)節(jié)、線性度好、能平衡有功、諧波含量少、使用范圍廣、并可直接接到高壓電網(wǎng)、具有較高的性能價格比等優(yōu)點。
權(quán)利要求1.一種全天候靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置，包括FC補償濾波器(1)、TCR晶閘管控制電抗器O)、控制保護系統(tǒng)(3)及閥冷卻系統(tǒng)G)，其特征在于所述FC補償濾波器 (1)、TCR晶閘管控制電抗器⑵與負載(5) —起并聯(lián)在變壓器(6)與負載(5)電連接的補償母線(7)上，所述控制保護系統(tǒng)(3)、閥冷卻系統(tǒng)(4)與TCR晶閘管控制電抗器O)并聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全天候靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置，其特征在于所述TCR晶閘管控制電抗器⑵為三組由兩個反并聯(lián)的晶閘管⑶的兩端都串聯(lián)一個相控電抗器(9)構(gòu)成的支路首尾串聯(lián)而成的一個封閉回路，所述任意兩條支路的一個連接點與補償母線(7)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全天候靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置，其特征在于所述晶閘管(8)采用德國的IXYS元件，所述每個晶閘管(8)有一個BOD保護，所述相控電抗器(9)采用鋁線環(huán)氧固化型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種全天候靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置，其特征在于所述控制保護系統(tǒng)(3)采用基于DSP的全數(shù)字化控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種全天候靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置，其特征在于所述FC補償濾波器(1)由兩條單調(diào)諧濾波回路(10)組成，所述單調(diào)諧濾波回路(10) 由電容器(11)和串聯(lián)電抗器(1 串聯(lián)而成，所述兩條單調(diào)諧濾波回路(10)并聯(lián)接入補償母線(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種全天候靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置，其特征在于所述電容器(11)選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器，所述串聯(lián)電抗器(1 為鋁導(dǎo)線繞制、空芯結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種全天候靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置，其特征在于所述閥冷卻系統(tǒng)(4)采用水冷卻系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型涉及一種全天候靜止型動態(tài)無功功率自動補償裝置，包括FC補償濾波器、TCR晶閘管控制電抗器、控制保護系統(tǒng)及閥冷卻系統(tǒng)，所述FC補償濾波器、TCR晶閘管控制電抗器與負載一起并聯(lián)在變壓器與負載電連接的補償母線上，控制保護系統(tǒng)、閥冷卻系統(tǒng)與TCR晶閘管控制電抗器并聯(lián)連接。TCR晶閘管控制電抗器為三組由兩個反并聯(lián)的晶閘管的兩端都串聯(lián)一個相控電抗器構(gòu)成的支路首尾串聯(lián)而成的一個封閉回路，所述任意兩條支路的一個連接點與補償母線電連接。采用上述結(jié)構(gòu)，負荷向系統(tǒng)吸取的無功功率顯著減小，由系統(tǒng)供給負荷的總?cè)萘恳蚕鄳?yīng)減小，系統(tǒng)就可以把這些節(jié)余容量供電給其它新添負荷，因而在輸電線路結(jié)構(gòu)不變的情況下，提高了系統(tǒng)輸送容量。
文檔編號H02J3/18GK201937269SQ20102050747
公開日2011年8月17日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24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