一種MEC電能模擬工裝的製作方法
2024-03-23 08:21:05
本發明涉及電網監測技術領域，具體是涉及一種mec電能模擬工裝。
背景技術：
在我國的城鄉配電網中，存在如下幾個主要問題：
1、功率因數低
隨著人們生活水平的提高和家用電器的普及，大量採用電動機、壓縮機等旋轉設備和電力電子裝置獲得廣泛應用，此類設備無功需求大，並產生大量高次諧波電流，造成整個低壓電網的功率因數很低，約在0.65－0.70之間，導致線損較高，對工業用戶來說，將因功率因數低而產生額外的無功罰款。
2、電壓合格率低
隨著供電半徑的增大在線路上會產生很大的電壓降，通常農網末端用戶電壓低，設備無法正常運行；而城市電網在夜間負荷較輕時，由於電纜的大量採用，又會出現電壓偏高問題；同時配變的時段性負荷峰谷變化對電壓影響顯著，因負荷變化引起日電壓差可超過50v，也是電壓不合格的重要原因。
電壓過低的危害---
設備無法正常工作，燒毀電動機、增大線損、降低輸送能力等；
電壓過高的危害---
增加配變損耗，產生諧波、影響用電設備壽命等；
3、三相不平衡嚴重
在我國的城鄉配電網中，主要採用三相四線制的配電方式，由於低壓電網是三相生產用電與單相負載混合用電的供電網絡，而且單相用電的不同時性、臨時性等問題，導致低壓電網的三相不平衡問題一直十分突出，難以通過固定調配負荷的方式解決。
三相負荷不平衡及中性線電流的存在，大幅增加線路和配變損耗；
零序電流的存在，將使配變的鋼構件局部溫度升高發熱，配變的繞組絕緣因過熱而加快老化，導致設備壽命降低，嚴重時導致變壓器發熱燒毀；
由於三相不平衡，影響變壓器出力，單相出現嚴重過載，保護動作，無法繼續供電，需要擴容解決；
中心點電壓偏移，造成重載相電壓偏低，輕載相電壓偏高，危及設備安全；同時造成用戶側三相電壓不平衡，從而導致電動機效率降低。電動機的溫升和無功損耗，也將隨三相電壓的不平衡度而增大，電動機運行經濟性和安全性大幅降低。
4、諧波問題
諧波電流在變壓器中，產生附加高頻渦流鐵損，使變壓器過熱，降低了變壓器的輸出容量，使變壓器的噪聲增大，嚴重影響變壓器的壽命；
諧波電流的趨膚效應使導線等效截面變小，增加線路的損耗；
諧波電壓、電流對附近的通訊設備正常運行產生幹擾；
諧波產生的暫時過電壓和瞬態過電壓破壞設備絕緣，引發三相短路，燒毀變壓器；
諧波電壓、電流會引起公共電網中局部產生並聯諧振和串聯諧振，造成嚴重事故。
現有我國配電網無功補償裝置絕大多數採用並聯電容電抗器投切方式，常規無功補償設備存在如下問題：
終端電網工況複雜，補償裝置易發生諧振，故障率高，特別應用在諧波畸變率比較高的站點更為突出；電容器封閉式結構，散熱差，壽命短，容量衰減速度快，運行維護成本高；無功功率固定或階梯補償，易過補償或欠補償，自動化程度低，響應速度慢，難以適應用電設備無功的大幅度變化。
解決上述問題的最佳方案是，遵從就地補償、就地治理的原則，在0.4kv配電網上，直接加裝無功補償及電能質量治理設備。
但是無功補償及電能質量治理設備在投入配電網使用之前，必須要經過一系列的檢測，在進行檢測的同時必須先行模擬電能在實際使用過程中存在的一系列問題，進行針對性的檢測以及優化。
如何將模擬電能與電能優化設備優化的過程表現清楚，針對性的進行檢測和優化是現在電能優化設備的生產和檢測過程中的關鍵過程。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種mec電能模擬工裝，模擬電能在實際使用過程中常見的有功、無功、諧波問題，用於對電能優化設備進行針對性的檢測以及優化。
本發明通過以下技術方案實現的：
一種mec電能模擬工裝，由動力櫃室、電抗櫃室和電阻櫃室組成，包括輸出饋電電路、無功系統電路和有功系統電路，所述輸出饋電電路包括開關電源和主開關，所述開關電源為220交流三相四線電源，所述開關電源包括a相、b相、c相和零線n，所述主開關的輸入端與所述開關電源通過線路連接；所述無功系統電路包括第一電流互感器、第二電流互感器、第三電流互感器、第一支路開關、第二支路開關、第三支路開關，所述第一電流互感器、所述第二電流互感器、所述第三電流互感器的輸入端分別通過所述主開關與所述a相、b相、c相連接，所述第一支路開關、所述第二支路開關、所述第三支路開關的輸入端分別與所述第一電流互感器、所述第二電流互感器、所述第三電流互感器的輸出端通過線路連接；所述有功系統電路包括第一反並聯可控矽、第二反並聯可控矽、第三反並聯可控矽、第一不鏽鋼電阻器、第二不鏽鋼電阻器、第三不鏽鋼電阻器，所述第一反並聯可控矽、所述第二反並聯可控矽、所述第三反並聯可控矽的輸入端分別與所述第一支路開關、所述第二支路開關、所述第三支路開關的輸出端通過線路連接，所述第一不鏽鋼電阻器、所述第二不鏽鋼電阻器、所述第三不鏽鋼電阻器的輸入端分別與所述第一反並聯可控矽、所述第二反並聯可控矽、所述第三反並聯可控矽的輸出端通過線路連接，所述第一不鏽鋼電阻器、所述第二不鏽鋼電阻器、所述第三不鏽鋼電阻器的輸出端分別與所述零線n通過線路連接；
所述輸出饋電電路安裝在所述動力櫃室內，所述無功系統電路安裝在所述電抗櫃室內，所述有功系統電路安裝在所述電阻櫃室內；所述動力櫃室包括主控臺，所述主控臺與所述電抗櫃室、所述電阻櫃室實現控制連接；
上述一種mec電能模擬工裝，其中，所述動力櫃室為gdd低壓配電櫃；
上述一種mec電能模擬工裝，其中，所述第一電流互感器、第二電流互感器、第三電流互感器的兩側分別並聯有電流表，所述電流表為指針電流表或數顯電流表的一種；
上述一種mec電能模擬工裝，其中，所述第一反並聯可控矽、所述第二反並聯可控矽、所述第三反並聯可控矽均裝有風冷散熱片；
上述一種mec電能模擬工裝，其中，所述動力櫃室、所述電阻櫃室、所述電抗櫃室分別安裝有避雷器；
上述一種mec電能模擬工裝，其中，所述主開關、所述第一支路開關、所述第二支路開關、所述第三支路開關均為塑殼斷路器。
在使用過程中，輸出饋電電路負責提供電源及控制保護；有功系統電路一是用來投入或切除不鏽鋼電阻器，利用不鏽鋼電阻器提供純有功功率，二是利用反並聯可控制矽的投入或切除產生系統諧波，無功系統電路用來投入或切除電流互感器產生無功功率；反應到三個櫃室上則表現為，動力櫃室由主控臺控制電阻櫃室和電抗櫃室，通過主控臺的開關或者旋鈕等控制有功、無功、諧波的投切，模擬現實的配電電路中有功、無功、諧波的發生狀況，然後投入到下一工序的mec電能優化設備以檢測電能質量的優化治理效果。
本發明的突出有益效果：
本發明的一種mec電能模擬工裝，由動力櫃室、電抗櫃室和電阻櫃室組成，包括輸出饋電電路、無功系統電路和有功系統電路，其中輸出饋電電路安裝在動力櫃室內，無功系統電路安裝在電抗櫃室內，有功系統電路安裝在電阻櫃室內；輸出饋電電路負責提供電源及控制保護，有功系統電路一是用來投入或切除不鏽鋼電阻器，利用不鏽鋼電阻器提供純有功功率，二是利用反並聯可控制矽的投入或切除產生系統諧波，無功系統電路用來投入或切除電流互感器產生無功功率，以模擬配電電路中有功、無功、諧波的發生狀況，然後投入到下一工序的mec電能優化設備以檢測電能質量的優化治理效果；本發明的電路設計合理，能夠將配電電網中常見的有功、無功、諧波問題儘可能的模擬復原出來，以投入下一工序的優化治理中，為優化設備的檢測和優化提供可靠的技術支持。
附圖說明
圖1本發明概念框圖。
圖2本發明的原理電路簡圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的詳細說明，以便對本發明的構思、所解決的技術問題、構成技術方案的技術特徵和帶來的技術效果有更進一步的了解，需要說明的是，對這些實施方式的說明是示意性的，並不構成對本發明的具體限定。
在下文的實施案例中，選用的設備型號分別如下：開關電源的型號為ac220v/dc24v，主開關的型號為nm1-400s/3200，電流互感器的型號為bh0.66250/530ii，電流表型號為42l6250a，之路開關的型號為nm1-250s/3200，反並聯可控矽的型號為kp200a1000v（1600v），不鏽鋼電阻器的型號為zx28-1.1。
本發明的一種mec電能模擬工裝，由動力櫃室10、電抗櫃室20和電阻櫃室30組成，包括輸出饋電電路1、無功系統電路2和有功系統電路3，所述輸出饋電電路1包括開關電源ac和主開關qf，所述開關電源ac為220交流三相四線電源，所述開關電源ac包括a相、b相、c相和零線n，所述主開關qf的輸入端與所述開關電源ac通過線路連接；所述無功系統電路2包括第一電流互感器ta1、第二電流互感器ta2、第三電流互感器ta3、第一支路開關qs1、第二支路開關qs2、第三支路開關qs3，所述第一電流互感器ta1、所述第二電流互感器ta2、所述第三電流互感器ta3的輸入端分別通過所述主開關qf與所述a相、b相、c相連接，所述第一支路開關qs1、所述第二支路開關qs2、所述第三支路開關qs3的輸入端分別與所述第一電流互感器ta1、所述第二電流互感器ta2、所述第三電流互感器ta3的輸出端通過線路連接；所述有功系統電路3包括第一反並聯可控矽kp1、第二反並聯可控矽kp2、第三反並聯可控矽kp3、第一不鏽鋼電阻器r1、第二不鏽鋼電阻器r2、第三不鏽鋼電阻器r3，所述第一反並聯可控矽kp1、所述第二反並聯可控矽kp2、所述第三反並聯可控矽kp3的輸入端分別與所述第一支路開關qs1、所述第二支路開關qs2、所述第三支路開關qs3的輸出端通過線路連接，所述第一不鏽鋼電阻器r1、所述第二不鏽鋼電阻器r2、所述第三不鏽鋼電阻器r3的輸入端分別與所述第一反並聯可控矽kp1、所述第二反並聯可控矽kp2、所述第三反並聯可控矽kp3的輸出端通過線路連接，所述第一不鏽鋼電阻器r1、所述第二不鏽鋼電阻器r2、所述第三不鏽鋼電阻器r3的輸出端分別與所述零線n通過線路連接；
所述輸出饋電電路1安裝在所述動力櫃室10內，所述無功系統電路2安裝在所述電抗櫃室20內，所述有功系統電路3安裝在所述電阻櫃室30內；所述動力櫃室10包括主控臺101，所述主控臺101與所述電抗櫃室20、所述電阻櫃室30實現控制連接；
上述一種mec電能模擬工裝，其中，所述動力櫃室10為gdd低壓配電櫃；
上述一種mec電能模擬工裝，其中，所述第一電流互感器ta1、第二電流互感器ta2、第三電流互感器ta3的兩側分別並聯有電流表a，所述電流表a為指針電流表；
上述一種mec電能模擬工裝，其中，所述第一反並聯可控矽kp1、所述第二反並聯可控矽kp2、所述第三反並聯可控矽kp3均裝有風冷散熱片；
上述一種mec電能模擬工裝，其中，所述動力櫃室10、所述電阻櫃室20、所述電抗櫃室30分別安裝有避雷器102；
上述一種mec電能模擬工裝，其中，所述主開關qf、所述第一支路開關qs1、所述第二支路開關qs2、所述第三支路開關qs3均為塑殼斷路器。
在使用過程中，輸出饋電電路負責提供電源及控制保護；有功系統電路一是用來投入或切除不鏽鋼電阻器，利用不鏽鋼電阻器提供純有功功率，二是利用反並聯可控制矽的投入或切除產生系統諧波，無功系統電路用來投入或切除電流互感器產生無功功率；反應到三個櫃室上則表現為，動力櫃室由主控臺控制電阻櫃室和電抗櫃室，通過主控臺的開關或者旋鈕等控制有功、無功、諧波的投切，模擬現實的配電電路中有功、無功、諧波的發生狀況，然後投入到下一工序的mec電能優化設備以檢測電能質量的優化治理效果。
本發明的突出有益效果：
本發明的一種mec電能模擬工裝，由動力櫃室、電抗櫃室和電阻櫃室組成，包括輸出饋電電路、無功系統電路和有功系統電路，其中輸出饋電電路安裝在動力櫃室內，無功系統電路安裝在電抗櫃室內，有功系統電路安裝在電阻櫃室內；輸出饋電電路負責提供電源及控制保護，有功系統電路一是用來投入或切除不鏽鋼電阻器，利用不鏽鋼電阻器提供純有功功率，二是利用反並聯可控制矽的投入或切除產生系統諧波，無功系統電路用來投入或切除電流互感器產生無功功率，以模擬配電電路中有功、無功、諧波的發生狀況，然後投入到下一工序的mec電能優化設備以檢測電能質量的優化治理效果；本發明的電路設計合理，能夠將配電電網中常見的有功、無功、諧波問題儘可能的模擬復原出來，以投入下一工序的優化治理中，為優化設備的檢測和優化提供可靠的技術支持。
以上所述僅為本發明的優選實施方式而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。