電容型配網電能質量綜合補償器的製造方法
2023-05-16 18:38:31 1
電容型配網電能質量綜合補償器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及配電系統領域，具體涉及一種能應對三相不平衡、消除中性點零序電流和高次諧波的電容型配網電能質量綜合補償器。它包括設於主變壓器和負荷之間的電抗器、電流互感器、星接電容器組、角接電容器組和控制器，電抗器接在中性線上，電流互感器接在三相火線上，還包括一用於調節零序電流流向的零序電流分流器，零序電流分流器與星接電容器組、角接電容器組並聯接入配電系統，兩組電容器分別設有複合開關，控制器與各複合開關連接。本實用新型通過控制電容量的投切和零序電流分流器對零序電流近乎短路的功能，使變壓器的零序電流小，零序高次諧波得以基本抑制，有效消除三相不平衡及零序電流和零序高次諧波對變壓器的破壞，保護用電設備，降低系統損耗。
【專利說明】電容型配網電能質量綜合補償器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及配電系統領域，具體涉及一種能應對三相不平衡、消除中性點零序電流和高次諧波的電容型配網電能質量綜合補償器。
【背景技術】
[0002]三相四線制是低壓配電網中最主要的供電方式，配電網中的用電設備大都以單相負荷為主。工業用電以感性負荷為多，而民用用電中阻性及感性混合，以阻性為主。由於用電設備不同時性，變壓器幾乎都在三相不平衡狀態下運行。配電變壓器的聯結組別一般是Dynll或YynO，三相不平衡時會造成中性點飄移及中性線零序電流加大，中性點飄移會產生三相電壓的不平衡，一般電流大的相電壓高，嚴重時相電壓會達到380V，從而燒毀用電設備和變壓器。由於零序電流的增加，會增加變壓器的損耗，並在油箱夾件中產生大量的渦流損耗，有可能燒毀變壓器。而用電設備中有很多會產生高次諧波，正、負序高次諧波在中性線會相互抵消，而零序高次諧波會在中性線疊加，從而使中性線高次諧波很大，高次諧波會對電網及變壓器產生嚴重影響，大大增加線路損耗及對電網、變壓器及用電設備損壞的機率。而感性負荷及中性點飄移會使變壓器功率因數降低，大大降低變壓器的效率。
【發明內容】
[0003]為解決上述問題，本實用新型提供了一種電容型配網電能質量綜合補償器，能有效控制三相不平衡，並消除中性零序電流和高次諧波。
[0004]本實用新型採用的技術方案如下:一種電容型配網電能質量綜合補償器，包括設於主變壓器和負荷之間的電抗器、電流互感器、星接電容器組、角接電容器組和控制器，電抗器接在中性線上，電流互感器接在三相火線上，還包括一用於調節零序電流流向的零序電流分流器，零序電流分流器與星接電容器組、角接電容器組並聯接入配電系統，兩組電容器分別設有複合開關，控制器與各複合開關連接。電流互感器用於採集三相電流信號發送給控制器，控制器通過控制複合開關的閉合控制電容的投切。
[0005]由於三相不平衡電流可分解為正序、負序和零序電流，零序電流已通過零序電流分流器來抵消。大部分負荷是阻感性負荷，控制器從電流互感器採集A、B、C三相電流大小和相位角，與電壓參數一起進行計算，目標參數是功率因數和三相電流平衡率，採用一個系統感性為電感，電容器的電容值來建立平衡及電容補償的數學模型進行推導，推導出在AB、BC、AC、AO、B0、CO之間投入的電容數，控制複合開關來實現消除負序電流的目的，從而使進入變壓器的電流只是正序電流，達到三相平衡和功率因數為I的目的。
[0006]所述的零序電流分流器包括一「曰」字型鐵芯和三個初級繞組，每個繞組分為兩個線圈，分別繞在兩個不同的芯柱上；每個芯柱上有內外兩層線圈，線圈繞向相同，匝數相等，三個繞組的首部分別連接A、B、C三相火線，其尾部相連共同接零線。
[0007]上述裝置中，初級繞組採用圓筒式。該零序電流分流器為乾式浸潰式，採用風冷卻。[0008]零序電流分流器採用上述接線方式後，零序電流和正負序電流流入線圈。由於零序電流的相位角是相同的、大小相等，在每一柱上兩個線圈產生的磁通大小相等、相位角相同、方向相反，從而使合成磁通為O。由於A、B、C三相零序電流通過時並未產生磁通，因此阻抗非常小。正、負序電流通過該變壓器時，A柱上外線圈通過A相電流，內線圈通過C相電流，由於內、外線圈流入電流相反，且相位角相差120度，磁場是矢量疊加。
[0009]ΦΑ 總=1.732ΦΑ
[0010]磁通密度增加1.732倍，這樣正、負序阻抗很大，從正、負序側看相當於一個空載運行的變壓器，通過分流器的電流，只有非常小的激磁電流。這樣大部分零序電流和零序高次諧波通過零序電流分流器流回Α、B、C三相，零序電流流回火線後與原零序電流分量相互抵消，而零序電流不流入變壓器，可消除零序電流和零序高次諧波對變壓器的影響。
[0011]進一步，所述的複合開關由磁保持器和電子交流開關構成，採用磁保持繼電器編組。可實現電容器可在相與相及相與零之間任意連接，並能完成過零投切，不但達到了充分靈活地利用電容器的功能，同時也有效地降低了裝置自身的耗電量。
[0012]該裝置所採用的控制器可根據現場不同的設備容量進行參數設定，並具有實時運行數據的採集和整點運行數據的保存功能，可通過串口或加裝通訊模塊，將所有數據傳至後臺管理系統。該控制器和能智能編組的複合開關採用了電磁隔離和光電隔離設計，並配置硬體狗、軟體管理、硬體容錯和軟體容錯等手段，滿足各種惡劣運行環境的要求，具有超強抗幹擾性能，杜絕誤動作和拒動，確保裝置可靠運行。該控制器通過對有功不平衡狀況和負荷無功量的準確測量和計算、控制策略採用功率變化增量來確定補償器的補償容量和電容器的編組方式，並輔以動作間隔的設定，所以裝置不會出現輕載投切振蕩現象。
[0013]本實用新型根據目標控制算法控制電容量的投切和零序電流分流器對零序電流近乎短路的功能，使變壓器的零序電流小，負序電流為零，零序聞次諧波得以基本抑制，有效消除三相不平衡及零序電流和零序高次諧波對變壓器的破壞，保護用電設備，降低系統損耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的系統構成圖；
[0015]圖2是零序電流分流器的接線原理圖；
[0016]圖中，1、主變壓器，2、電流互感器，3、負荷，4、控制器，5、電抗器，6、第一複合開關，
7、第二複合開關，8、星接電容器組，9、角接電容器組，10、零序電流分流器，11、A柱，12、B柱，13、C柱，14、第一繞組，15、第二繞組，16、第三繞組。
【具體實施方式】
[0017]一種電容型配網電能質量綜合補償器，如圖1所示，包括電抗器5、電流互感器2、零序電流分流器10、星接電容器組8、角接電容器組9，上述器件位於主變壓器I和負荷3之間，其中電抗器5接在中性線上，電流互感器2接在三相火線上，用於採集三相電流信號發送給控制器4，零序電流分流器10用於調節零序電流流向，減少通過主變壓器的零序電流，其與星接電容器組8、角接電容器組9並聯接入配電系統；星接電容器組8設有第一複合開關6，角接電容器組9設有第二複合開關7，控制器4與兩複合開關連接，通過控制複合開關的閉合控制電容的投切。兩複合開關由磁保持器和電子交流開關構成。所述的零序電流分流器10包括一「曰」字型鐵芯和三個初級繞組，鐵芯包括A柱11、B柱12、C柱13三個芯柱，每個繞組分為兩個線圈，分別繞在兩個不同的芯柱上，每個芯柱上有內外兩層線圈，同一繞組及同一芯柱上的線圈繞向都相同，同一芯柱上的內外線圈匝數相等，具體的，第一繞組14的前端線圈繞在A柱11的外側，後端線圈繞在B柱12的內側，其首部與A相火線連接。第二繞組15的前端線圈繞在B柱12的外側，後端線圈繞在C柱13的內側，其首部與B相火線連接。第三繞組16的前端線圈繞在C柱13的外側，後端線圈繞在A柱11的內側，其首部與C相火線連接。三個繞組的尾部相連共同連接零線。初級繞組採用圓筒式。該零序電流分流器為乾式浸潰式，採用風冷卻。
[0018]配電系統裝入上述裝置後，運行過程如下:
[0019]1、系統三相平衡，且無高次諧波
[0020]零序電流分流器不工作，電容部分只起智能電容補償作用，能使系統功率因數補償至0.98以上。
[0021 ] 2、系統三相平衡，有高次諧波。
[0022]聞次諧波在零線上正負序相互抵消，而零序聞次諧波是置加。因此，零線上零序聞次諧波電流較大，零序高次諧波電流從零序電流分流器分為三份流向A、B、C三相，因大小相等，方向相反，零序聞次諧波相互抵消，從而消除零序聞次諧波。
[0023]電容部分在此情況下只起智能電容補償作用。
[0024]3、系統三相不平衡
[0025]該情況下零序電流較大，零序電流通過零序電流分流器分為三份流向A、B、C三相，在A、B、C三相中抵消。因三相不平衡負荷電流可分解為正序電流分量、負序電流分量和零序電流分量。零序電流分量通過零序電流分流器已抵消，這樣只剩下正負序電流分量。由於負荷大部分是阻感混合型，而純電阻型和阻容混合型較少。故大部分變電站可以用電容來抵消負序電流分量。我們的數學模型就是通過計算負序分量的大小來計算共分補電容的量來抵消負序電流。這樣進入變壓器的電流就只有平衡的正序電流，變壓器的功率因數為1，負荷不平衡率不超過5%。
【權利要求】
1.一種電容型配網電能質量綜合補償器，包括設於主變壓器(I)和負荷(3)之間的電抗器(5)、電流互感器(2)、星接電容器組(8)、角接電容器組(9)和控制器(4)，電抗器(5)接在中性線上，電流互感器(2)接在三相火線上，其特徵在於:還包括一用於調節零序電流流向的零序電流分流器(10 )，零序電流分流器(10 )與星接電容器組(8 )、角接電容器組(9 )並聯接入配電系統，兩組電容器分別設有複合開關，控制器(4)與各複合開關連接。
2.根據權利要求1所述的電容型配網電能質量綜合補償器，其特徵在於:所述的零序電流分流器(10)包括一「曰」字型鐵芯和三個初級繞組，每個繞組分為兩個線圈，分別繞在兩個不同的芯柱上；每個芯柱上有內外兩層線圈，線圈繞向相同，匝數相等，三個繞組的首部分別連接A、B、C三相火線，其尾部相連共同接零線。
3.根據權利要求1所述的電容型配網電能質量綜合補償器，其特徵在於:所述的複合開關由磁保持器和電子交流開關構成，採用磁保持繼電器編組。
【文檔編號】H02J3/18GK203574369SQ201320721611
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月13日 優先權日:2013年6月7日
【發明者】劉季宏, 白露, 肖軍明, 李博, 魏玉榮, 林祺蔚, 李建 申請人:濟南供電公司電力經濟技術研究所