一种电容器保护设备及串联补偿装置的制作方法

本发明涉及电容器补偿技术领域，具体而言，涉及一种电容器保护设备及串联补偿装置。

背景技术：

电压质量是电能质量的一个重要指标。从工程实用的角度考虑，电压质量是指实际电压与理想电压之间的偏差，反映供电部门向用户提供的电能是否合格。而且，随着用电量的剧增，电能质量尤其是电压质量问题日益加剧，严重限制了工农业的发展。

目前，在远距离、大容量输电系统中，随着输电距离的增加，输电线路的输送能力受到越来越多的限制，常采用电容补偿装置来调节交流输电系统的阻抗、电压、相位、功率等，以实现对系统的有功和无功潮流进行灵活控制，从而达到提高线路输送能力、改善电能质量、提高可靠性等目的。但是现有技术中，当输电线路出现故障时，串联电容补偿装置的保护设备在保护电容器时容易受损，进而降低其使用寿命，提高了保护设备的折旧额与维护成本，容易降低电容器的使用性能，进而潜在地影响了输电线路的稳定性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电容器保护设备及串联补偿装置。能够解决串联电容补偿装置的保护设备在保护电容器时容易受损的问题，提高其使用寿命。

第一方面，本发明实施例提供了一种电容器串联补偿装置的保护设备，用于保护电容器串联补偿装置中的卧式电容器组，包括MOV(Metal Oxide Varistors，简称MOV)，晶闸管、阻抗器和防误导通开关，以及旁路开关，MOV并联于卧式电容器组的两端；晶闸管、阻抗器和防误导通开关串联后并联于卧式电容器组的两端；旁路开关并联于阻抗器和防误导通开关的两端。

MOV在电路发生故障的瞬间动作为卧式电容器组提供一级保护；然后晶闸管动作，阻抗器可以限制卧式电容器组放电电流的幅值和频率，使其很快衰减，从而减小放电电流对卧式电容器组的损害；然后断路器动作，迅速泄放卧式电容器组的残余电荷，同时可以检测输电线路的供电状况；三级保护层层设置，逐个开启，既为卧式电容器组提供了多级保护，提高了卧式电容器组的使用寿命，又根据各级保护器件自身的特点使其在特定的时刻动作、特定的时间内工作，提高了各个保护器件的使用寿命，从而提高了输电线路的稳点性。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，阻抗器为电抗器或阻尼电抗器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，防误导通开关为永磁真空开关。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，旁路开关为断路器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，防误导通开关的合闸速度大于旁路开关的合闸速度，优选地，防误导通开关的合闸速度接近晶闸管导通速度，从而使晶闸管与防误导通开关同时开启，形成卧式电容器组的二级保护电路，同时也对MOV形成保护，防止晶闸管误导通直接形成卧式电容器组的旁路，导致不必要的损失。

第二方面，本发明实施例还提供一种电容器串联补偿装置，包括：卧式电容器组、投切操作机构以及保护设备，卧式电容器组通过投切操作机构连接输电线路。

通过控制投切操作机构的分合闸来控制卧式电容器组投入输电线路中或从输电线路中切出，具体为：

当投切操作机构合闸时，卧式电容器组投入输电线路中，与输电线路串联，为输电线路提供电容补偿，提高输电线路的输电能力。

当投切操作机构分闸时，卧式电容器组从输电线路中切出。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，卧式电容器组由若干卧式电容器连接而成，卧式电容器组可以提高线路的静态稳定极限与输送能力。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，卧式电容器通过进线和出线相连，进线和出线均为镀锡软铜绞线，镀锡软铜绞线通过线夹固定于铜排的一端，铜排的另一端连接卧式电容器的接线端子。

结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，投切操作机构通过铝排连接卧式电容器组的出线或进线，当投切操作机构的开关合闸时，卧式电容器组串联到输电线路中，为输电线路提供电容补偿，当投切操作机构的开关分闸时，卧式电容器组从输电线路中切出。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括防水柜体，防水柜体为三开门，且防水柜体内部设有横向隔板，三卧式电容器组设于隔板上，限压机构、快速开关和旁路开关设于防水柜体底板上，防水柜体内还设有控制柜，控制柜优选放置于横向隔板上，控制柜与限压机和旁路开关电连接。

本发明带来了以下有益效果：

本发明通过MOV，以及晶闸管和防误导通开关，以及旁路开关的先后动作为卧式电容器组提供了三级保护，MOV在电路发生故障的瞬间动作为卧式电容器组提供一级保护；然后晶闸管导通和防误导通开关合闸，阻抗器既可以限制卧式电容器组放电电流的幅值和频率，使其很快衰减，从而减小放电电流对卧式电容器组的损害，又能调节输电线路的电抗值，抑制系统次级谐振的发生；然后旁路开关动作，用于迅速泄放卧式电容器组的残余电荷，同时可以检测输电线路的供电状况，另外，只有晶闸管与防误导通开关同时导通的时候才能形成卧式电容器组的泄放旁路，从而可以防止由于晶闸管的误导通所导致的输电线路的不必要的损失；三级保护层层设置，逐个开启，既为卧式电容器组提供了多级保护，提高了卧式电容器组的使用寿命，又根据各级保护器件自身的特点使其在特定的时刻动作、特定的时间内工作，提高了各个保护器件的使用寿命，进而降低了卧式电容器组与各个保护器件的折旧额、维护费用，从而提高了输电线路的稳点性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例1所提供的一种电容器串联补偿装置的保护设备的电路图；

图2示出了本发明实施例2所提供的一种电容器串联补偿装置的电路图；

图3示出了本发明实施例所2提供的卧式电容器与铜排的连接示意图；

图4示出了本发明实施例2所提供的卧式电容器组中各卧式电容器连接示意图；

图5示出了本发明实施例2所提供的A相卧式电容器组中各卧式电容器的连接示意图；

图6示出了本发明实施例2所提供的进线/出线与铝排相连的正视图；

图7示出了本发明实施例2所提供的进线/出线与铝排相连的右视图；

图8示出了本发明实施例2所提供的防水柜体的前视图；

图9示出了本发明实施例2所提供的防水柜体的左视图；

图10示出了本发明实施例2所提供的防水柜体第一层各设备的相对位置关系图；

图11示出了本发明实施例2所提供的防水柜体第二层各设备的相对位置关系图。

图示说明：

01-卧式电容器组；1-卧式电容器；11-接线端子；101-A相进线；102-A相出线；111-B相进线；112-B相出线；121-C相进线；122-C相出线；13-底座；14-铜排；1401-固定孔；141-固定件；142-U型连接件；143-螺栓；15-铝排；21-柜体顶部；22-排风扇口；23-把手；24-开门；25-侧壁；26-横向隔板；27-底板；3-阻抗器；4-控制柜；5-防误导通开关；6-断路器；7-MOV。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前电容器串联补偿装置的保护设备在保护电容器时容易受损，使用寿命较低，基于此，本发明实施例提供的一种电容器保护设备及串联补偿装置，可以避免电容器串联补偿装置的保护设备在保护电容器时受损，提高其使用寿命。

实施例1

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种电容器串联补偿装置的保护设备进行详细介绍，具体参见图1所示：

一种电容器串联补偿装置的保护设备，用于保护电容器串联补偿装置中的卧式电容器组C，包括MOV，晶闸管J、阻抗器D和防误导通开关K1，以及旁路开关K2；MOV并联于卧式电容器组C的两端；晶闸管J、阻抗器D和防误导通开关K1串联后并联于卧式电容器组C的两端；旁路开关K2并联于阻抗器D和防误导通开关K1的两端。

MOV并联于卧式电容器组C的两端并作为卧式电容器组C的一级保护，当输电线路故障出现大电流时，MOV瞬间动作，并将卧式电容器组C旁路，构成卧式电容器组C的一级保护电路，由于MOV自身电阻较大，其两端电压为卧式电容器组C的整定电压。

晶闸管J、防误导通开关K2和阻抗器D串联后并联于卧式电容器组C的两端，在MOV动作后合闸，形成了卧式电容器组C的二级保护电路，此时，卧式电容器组C释放高幅值与高频率的震荡电流，阻抗器D限制震荡电流，并防止震荡电流对卧式电容器组C造成损害，同时也成为MOV的保护电路，另外，只有晶闸管J与防误导通开关K1同时开启后才能形成卧式电容器组C的二级保护电路，从而可以防止由于晶闸管J误导通所导致的输电线路的不必要的损失；当卧式电容器组串联于输电线路中时，阻抗器D还可以限制涌流，避免保护设备因涌流受到损坏，提高保护设备的使用寿命。

旁路开关K2在晶闸管J导通之后合闸，构成了卧式电容器组C的三级保护电路，同时也成为阻抗器D的保护电路。

根据各个限压器件自身的动作时间，在不同的时刻启用不同的限压器件，从而在不同的时刻形成卧式电容器组C不同的旁路保护电路。

作为本实施例的优选实施方式，防误导通开关K1为永磁真空断路器，其开启速度接近晶闸管J导通速度，从而可使晶闸管J导通速度与防误导通开关K1同时开启，形成卧式电容器组C的二级保护电路。旁路开关K2为断路器；卧式电容器组C由若干卧式电容器连接而成；阻尼电抗器D为串联可变电抗器，因此，晶闸管J导通后，可以通过阻尼电抗器D调整输电线路的电抗值，抑制系统次同步谐振，提高系统传输能力和暂态稳定性，起到减少线路容抗，改善功率分布的作用；当卧式电容器组C电荷基本泄放完毕时，断路器合闸，构成卧式电容器组C的三级保护电路。

实施例2

本实施例还提供一种电容器串联补偿装置，参见图2所示，本发明实施例所提供的电容器串联补偿装置包括卧式电容器组C、投切操作机构以及保护设备，卧式电容器组C通过投切操作机构连接输电线路。

投切操作机构包括投切开关QS1和投切开关QS2，将投切操作机构的投切开关QS1和投切开关QS2合闸使卧式电容器组C投入到输电线路中，实现卧式电容器组C与输电线路母线的串联，提高了输电线路的容抗，进而提高了输电线路的电压质量，同时保证了电能的平稳输送。

作为本实施例的另一种实施方式，卧式电容器组C由若干卧式电容器通过进线和出线连接在一起，进线和出线均为镀锡软铜绞线，镀锡软铜绞线通过线夹固定于铜排的一端(如图4和图5所示)，铜排的另一端连接卧式电容器的接线端子11，投切操作机构通过铝排连接卧式电容器的出线或进线。

如图3所示，铜排14的一端开有固定孔1401，且铜排14在固定孔1401的两侧均有一线夹，线夹包括固定套件与连接件，固定套件包括两结构相同的固定件141，固定件141包括一矩形板，矩形板中部开有固定孔1401，矩形板一端的中部设有第一折弯，另一端设有第二折弯，第二折弯与第一折弯同方向，且第二折弯的中部开有一与第一折弯配合的豁口，一个固定件的第一折弯伸入另一个固定件第二折弯的豁口中；两固定件中间放置有U型连接件142，U型连接件142底部与两端部分别设有两进线连接端子和两出线连接端子，且两进线端子与两出线端子均垂直于第一折弯和第二折弯的连线，螺栓143穿过两固定套件与铜排14的固定孔1401，并通过螺母进行固定。铜排14的另一端连接卧式电容器1的接线端子，因此，卧式电容器1的一个接线端子对应两进线端子与两出线端子。

如图4所示，卧式电容器组设于底座13上面，进线/出线将不同卧式电容器1的一接线端子顺次连接起来，比如，A相卧式电容器组第一卧式电容器的第一接线端子的两出线端子通过A相进线101连接第二卧式电容器的第一接线端子的两进线端子，第二卧式电容器的此接线端子的两出线端子连接第三卧式电容器的第一接线端子的两进线端子，以此类推，第N-1卧式电容器的第一接线端子的两出线端子通过A相进线101连接第N卧式电容器第一接线端子的两进线端子，然后从第N卧式电容器第一接线端子的两出线端子引出进线101连接投切操作机构；A相卧式电容器组第N卧式电容器的第二接线端子的两出线端子通过A相出线102连接第N-1卧式电容器的第二接线端子的两进线端子，此接线端子的两出线端子连接第N-2电容器的第二接线端子的两进线端子，以此类推，第二卧式电容器的第二接线端子的两出线端子连接第一卧式电容器的第二接线端子的两进线端子，然后从第一卧式电容器的第二接线端子的两出线端子引出A相出线102并连接投切操作机构。依次类推，B相进线111连接B相卧式电容器组第一卧式电容器的第一接线端子的两进线端子，B相出线112连接B相卧式电容器组中第N卧式电容器的第二接线端子的两出线端子；以及C相进线121连接C相卧式电容器组第一卧式电容器的第一接线端子的两进线端子，C相出线122连接C相卧式电容器组中第N卧式电容器的第二接线端子的两出线端子。

如图5所示，A相卧式电容器组的第一卧式电容器的两进线端子通过A相进线101连接进线铝排15的一端(如图6和图7所示)，进线铝排15的另一端连接投切操作机构，第N卧式电容器的两出线端子通过A相出线102连接出线铝排15的一端，出线铝排15的另一端连接投切操作机构。

如图6和图7所示，进线铝排15一端的两侧均固定有两线夹，且两线夹的连线平行于铝排15的长轴，第N卧式电容器的第一接线端子的两出线端子所引出的进线101连接进线铝排15线夹的两进线端子，进线铝排15的另一端连接投切操作机构，第一卧式电容器的第二接线端子的两出线端子所引出的出线102连接出线铝排15线夹的两进线端子，出线铝排15的另一端连接投切操作机构。

如图8所示，防水柜体为三开门24，左右两侧的开门24均设有排风扇口22，排风扇口22设有滤网，滤网内部设置有屏风或其他挡风装置，且屏风的尺寸大于排风扇口22的尺寸，以提高防水柜体的防水性能，另外，三开门24均设有把手23，方便各开门24的打开与关闭。

如图9所示，柜体由柜体顶部21与侧壁25构成，柜体顶部21为“人”型，便于雨水的导流，防止柜体顶部21积水。

如图10所示，柜体内部设有横向隔板26，卧式电容器组01、阻尼电抗器3设于横向隔板26上，优选地，该电容器补偿装置的控制柜4也设于横向隔板26上，且横向隔板26开设有若干镂空结构或由若干纵横杆组合而成，可以加快横向隔板26上下方气体的对流，从而可以加快柜体内部气体的流动速度，进而加快了柜体的散热速度。

如图11所示，MOV 7、接触器5和断路器6设于防水柜体的底板27上，底板27开设有镂空结构，或由若干纵横杆组合而成；亦或是底板包括底部的无孔板体，以及设于无孔板体上部的由若干纵横杆组合而成的底部隔板，MOV 7、接触器5和断路器6设于底部隔板上，以上两种实施方式均能使MOV 7、接触器5和断路器6产生的热量从各个方向散出，避免热量在某一个方向上聚集，而影响设备性能，同时影响改装置的整体散热效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要注意的是，在本发明实施例的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。