高壓無功動態補償裝置的製作方法

2023-05-27 16:57:21

專利名稱：高壓無功動態補償裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力無功動態補償裝置，尤其是一種實現電力、煤炭、
鋼鐵、水泥、化工、電氣化鐵路等行業應用的6KV， IOKV， 27.5KV， 35KV等電壓 級別的變配電及工作設備就地補償的一種無功動態補償裝置。
背景技術：
隨著大功率有源器件及其控制技術的飛速發展，使得原不可想像的瞬時性無 功補償得以實現，電能質量的時變性波動也得到了很好的改善，SVC作為成熟性 產品近年來在國際國內供、用電企業中得到了推廣和認可。
國內市場現有SVC產品的形式主要有兩種， 一種是TCR相控電抗器型SVC， 另一種是MCR磁控飽和電抗器型SVC。兩種形式基本都是沿用國外模式，沒有什 麼變化。TCR型SVC具有響應速度快， 一般在10ms—30ms之間，噪聲小、溫升低 的特點，但在相位控制時寄生的諧波量相對較大。MCR型SVC諧波含量相對較低， 控制簡單。由於採用磁放大原理，用低電壓小電流晶閘管控制高電壓、大功率電 抗器，安全度更高一些。但噪聲大，設備溫升高、響應速度慢，在0.3—0.6s之 間。兩種形式SVC都是可控電抗器與固定補償電容器直接並聯，輸出容量的調節 完全靠控制電抗器感性電流的大小來實現。
可控電抗器自身諧波的大小和它本身的容量有直接關係，容量越大，向系統 注入的諧波也越大。反之，減小可控電抗器的容量，自然也就減小了寄生諧波向 電網的注入。而現代企業生產的實際情況往往是小部分瞬變性負荷(電弧爐、電 機車)，與較大部分階段性變化的負荷(如周期性生產設備、檢修頻繁設備、四班 三運轉型生產設備等)的並列運行。因此，用TCR或MCR型SVC來補償變、配電 站裡全部負荷的無功容量，設備利用率很低、很不經濟，而且還會對電網造成很 大的諧波汙染，為此又必須增設附屬設備一濾波器，來消除其本身的諧波，做很 多無用的工作。從這個意義上講現有SVC僅適合於電弧爐、軋鋼機等大型瞬變性 設備旁邊的就地補償，並不適合在變電站、配電所裡使用。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種將小容量可控電抗器與大容量調 壓式電容器綜合成一體的，既能夠滿足變、配電站多種負荷連續、快捷、大容量 動態補償需要，又解決了傳統SVC諧波大汙染問題嚴重的高壓無功動態補償裝置。
本實用新型的理論依據是Q=2 :i fCU 2'調壓式動補電容器用以補償變電站裡那些具有階躍性變化的負荷所需的無功量。調節電容器兩端的電壓也就調節了 電容器容性電流的輸出。
TCR型電抗器TCR型相控電抗器由晶閘管和電抗器串聯組成，晶閘管觸發 延遲角a的有效移相範圍為90° 180°。 a二9(T吋，晶閘管完全導通，導通角 S二18(T，這時其吸收的基波電流和無功功率最大。當觸發角在90°~180°之間時， 晶閘管為部分區間導通，導通角6〈18(T,增大觸發延遲角的效果，就是減少電 流中的基波分量，相當於增大補償器的等效電感抗，因而減少了其吸收的無功 功率。受控的TCR感性電流與並列運行電容器的容性電流矢量合成後對電網進 行補償，因此調節TCR吸收的無功量，就改變了SVC裝置對系統的無功補償量。
MCR型電抗器:MCR型電抗器，是利用直流勵磁控制鐵芯的飽和度，改變電 抗器的電感量，實現對電感電流的連續調節。按勵磁形式的不同分為自勵式和 他勵式。結構上多採用變截面即磁閥式方式。他勵式結構簡單，控制繞組與工 作繞組完全分離，安全度高；自勵式電抗器的單相結構原理如下當V1、 V2均 不導通時，電抗器與空載變壓器相同，通過的只是很小的空載勵磁電流，當電 源電壓處於正半波時，V1承受正向電壓V2承受反向電壓，此時發出觸發命令， VI導通，電源通過變比為Nk的"自耦變"在上下兩部分產生直流控制電流。電 源電壓處於負半周時，V2導通，情況相同。因此改變V1、 V2的導通角，便可改 變被控電流的大小，從而改變鐵芯的飽和程度，達到調節電感電流的目的。
由於裝置採用機械開關與無觸點開關並列使用的綜合方式，通常的控制邏 輯己無法完成對設備更合理的操控，也必須相應地採用綜合控制邏輯。
本實用新型解決其技術問題的技術方案是-.
一種高壓無功動態補償裝置，由TCR相控電抗器型SVC組成，在主變壓器 與負荷電連接的母線上並聯有一條由自耦變壓器、電容器和電抗器串聯而成的 容抗支路，所述TCR相控電抗器型SVC與自耦變壓器的中間輸出端電連接。所 述TCR相控電抗器型SVC，為三個由兩個反向並聯的可控矽的兩端分別串聯一個 電抗器構成的支路串聯而成的封閉迴路，所述任意兩支路的連接點的其中一個 連接點與自耦變壓器的中間輸出端電連接。
本實用新型解決其技術問題的技術方案還可以是
一種高壓無功動態補償裝置，由MCR磁控飽和電抗器型SVC組成，在主變 壓器與負荷電連接的母線上同時並聯有一條由自耦變壓器、電容器和電抗器串 聯而成的容抗支路和MCR磁控飽和電抗器型SVC支路。所述MCR磁控飽和電抗 器型SVC，為三個可變電抗器首尾串聯而成的一個封閉迴路，任意兩個可變電抗 器的首尾連接點與所述母線電連接。本實用新型的高壓無功動態補償裝置，由微機控制器，電壓型無功輸出控 制模塊和觸發延遲角控制模塊組成，電壓型無功輸出控制模塊和觸發延遲角控 制模塊均與微機控制器信號連接，電壓型無功輸出控制模塊與自耦變壓器、電 容器和電抗器串聯而成的容抗支路的自耦變壓器的中間輸出端電連接，觸發延
遲角控制模塊與TCR相控電抗器型SVC或MCR磁控飽和電抗器型SVC的支路電 連接。
本實用新型的有益效果是
①基於DSP的快速運算，採用先進的瞬時功率算法，通過採樣信息，提出 系統負序功率，正序無功功率及諧波含量，快速作出邏輯控制。②全數字雙CPU 控制器，採用特殊的容量冗餘控制方式，彌補了機械調節的時延性和階躍性， 做到了全容量範圍內的實時、連續調節，並可以對TCR (MCR)和機械調節進 行單獨或聯合控制。③安全度高。根據磁放大、磁耦合原理，利用低電壓、小 電流晶閘管控制高壓大容量設備。閥控系統與高壓系統沒有電的聯繫，即使閥 體有故障也不會影響系統安全運行。④光電隔離觸發，晶閘管採用光電觸發， 把控制單元與功率單元進行光電隔離，提高控制系統的抗幹擾性。⑤保護功能 齊全，當系統有過電壓、過電流、溫度超標等現象時，控制器發出脈衝封鎖信 號，控制電抗器的輸出，避免系統振蕩。故障消失後自動恢復運行。⑥閥控系 統有完善的過電壓、過電流保護。⑦閥體冷卻有風冷、熱管冷卻兩種散熱方式。 ⑧恆無功動態補償高壓系統無功功率、使功率因數穩定在設定值。⑨改善電壓 質量，穩定系統電壓，抑制電壓波動和電壓閃變。


圖1是本實用新型TCR型高壓無功動態補償裝置原理圖
圖2是本實用新型MCR型高壓無功動態補償裝置原理圖
圖3是MCR自勵式電抗器的單相結構原理圖
圖4是MCR自勵式電抗器的單相原理圖
圖5是TCR型電抗器原理波形圖
圖6是本實用新型的實施原理方塊圖
具體實施方式
如圖1、 5、 6所示， 一種TCR型高壓無功動態補償裝置，由TCR相控電抗 器型SVC6組成，在主變壓器1與負荷7電連接的母線2上並聯有一條由自耦變 壓器3、電容器4和電抗器5串聯而成的容抗支路，所述TCR相控電抗器型SVC6 與自耦變壓器3的中間輸出端電連接。所述TCR相控電抗器型SVC6，為三個由 兩個反向並聯的可控矽的兩端分別串聯一個電抗器構成的支路串聯而成的封閉迴路，所述任意兩支路的連接點的其中一個連接點與自耦變壓器3的中間輸出 端電連接。該裝置由微機控制器9、電壓型無功輸出控制模塊10和觸發延遲角 控制模塊11組成的控制系統調控，電壓型無功輸出控制模塊10和觸發延遲角 控制模塊11均與微機控制器9信號連接，電壓型無功輸出控制模塊10與自耦 變壓器3、電容器4和電抗器5串聯而成的容抗支路的自耦變壓器3的中間輸出 端電連接，觸發延遲角控制模塊11與TCR相控電抗器型SVC6的支路信號連接。 如圖2、 3、 4、 6所示， 一種MCR型高壓無功動態補償裝置，由MCR磁控飽 和電抗器型SVC8組成，在主變壓器1與負荷7電連接的母線2上同時並聯有一 條由自耦變壓器3、電容器4和電抗器5串聯而成的容抗支路和MCR磁控飽和電 抗器型SVC8支路。所述MCR磁控飽和電抗器型SVC8，為三個可變電抗器首尾串 聯而成的一個封閉迴路，任意兩個可變電抗器的首尾連接點與所述母線2電連 接。該裝置由微機控制器9、電壓型無功輸出控制模塊10和觸發延遲角控制模 塊11組成的控制系統調控，電壓型無功輸出控制模塊10和觸發延遲角控制模 塊11均與微機控制器9信號連接，電壓型無功輸出控制模塊10與自耦變壓器3、 電容器4和電抗器5串聯而成的容抗支路的自耦變壓器3的中間輸出端電連接， 觸發延遲角控制模塊11與MCR磁控飽和電抗器型SVC8的支路信號連接。
權利要求1.一種TCR型高壓無功動態補償裝置，由TCR相控電抗器型SVC(6)組成，其特徵在於在主變壓器(1)與負荷(7)電連接的母線(2)上並聯有一條由自耦變壓器(3)、電容器(4)和電抗器(5)串聯而成的容抗支路，所述TCR相控電抗器型SVC(6)與自耦變壓器(3)的中間輸出端電連接。
2. 根據權利要求1所述的TCR型高壓無功動態補償裝置，其特徵在於所 述TCR相控電抗器型SVC (6)，為三個由兩個反向並聯的可控矽的兩端分別串聯 一個電抗器構成的支路串聯而成的封閉迴路，所述任意兩支路的連接點的其中 一個連接點與自耦變壓器(3)的中間輸出端電連接。
3. —種MCR型高壓無功動態補償裝置，由MCR磁控飽和電抗器型SVC (8) 組成，其特徵在於在主變壓器(1)與負荷(7)電連接的母線(2)上同時並 聯有一條由自耦變壓器(3)、電容器(4)和電抗器(5)串聯而成的容抗支路 和MCR磁控飽和電抗器型SVC (8)支路。
4. 根據權利要求3所述的MCR型高壓無功動態補償裝置，其特徵在於所 述MCR磁控飽和電抗器型SVC (8)，為三個可變電抗器首尾串聯而成的一個封閉 迴路，任意兩個可變電抗器的首尾連接點與所述母線(2)電連接。
5. —種高壓無功動態補償裝置，由微機控制器(9)，電壓型無功輸出控制 模塊(10)和觸發延遲角控制模塊(11)組成，其特徵在於電壓型無功輸出 控制模塊(10)和觸發延遲角控制模塊(11)均與微機控制器(9)信號連接， 電壓型無功輸出控制模塊(10)與自耦變壓器(3)、電容器(4)和電抗器(5) 串聯而成的容抗支路的自耦變壓器(3)的中間輸出端電連接，觸發延遲角控制 模塊(11)與TCR相控電抗器型SVC (6)或MCR磁控飽和電抗器型SVC (8)的 支路信號連接。
專利摘要本實用新型公開了TCR型和MCR型高壓無功動態補償裝置，由TCR相控電抗器型SVC或MCR磁控飽和電抗器型SVC組成，在主變壓器與負荷電連接的母線上並聯有一條由自耦變壓器、電容器和電抗器(5)串聯而成的容抗支路，所述TCR相控電抗器型SVC與自耦變壓器的中間輸出端電連接或MCR磁控飽和電抗器型SVC支路與由自耦變壓器、電容器和電抗器(5)串聯而成的容抗支路直接在主變壓器與負荷電連接的母線上並聯。它是一種將小容量可控電抗器與大容量調壓式電容器綜合成一體的，既能夠滿足變、配電站多種負荷連續、快捷、大容量動態補償需要，又解決了傳統SVC諧波大汙染問題嚴重的高壓無功動態補償裝置。
文檔編號H02J3/18GK201369569SQ20082022803
公開日2009年12月23日 申請日期2008年12月19日 優先權日2008年12月19日
發明者曹君芳 申請人:邯鄲市凱立科技有限公司