一种无功补偿装置的投切系统的制作方法

本实用新型涉及电力领域，更具体地，涉及一种无功补偿装置的投切系统。

背景技术：

由于电网中存在很多需要电磁感应的设备，如发电机、变压器等，需要大量的无功功率。如果无功功率过大，会导致电网电压波动剧烈、减少有功功率的传输等问题，所以通常在上述设备安装处配置相应的无功补偿装置，适当地进行无功补偿。

按电容器控制投入方式分类，无功补偿装置可分为：交流接触器控制投入型补偿装置，晶闸管控制投入型补偿装置，复合开关控制投入型补偿装置，同步开关投入型补偿装置等。这些投入方式都存在某些限制，使无功补偿装置得不到更好的利用。例如，交流接触器控制投入型补偿装置，由于交流接触器的触头寿命有限，不适合频繁投切，因此这类补偿装置不适用频繁变化的负荷情况。再如，晶闸管控制投入型补偿装置，结构复杂，价格高，可靠性差，损耗大，除了负荷频繁变化的场合，在其他场合几乎没有使用价值。再如，复合开关控制投入型补偿装置，既使用晶闸管又使用继电器，结构就变的相当复杂，并且由于晶闸管对电压变化率的敏感型也比较容易损坏。再如，同步开关投入型补偿装置，同步开关技术中没有使用可控硅，因此仍然不适用于频繁投切的场合。

目前，某些生产场景，无功补偿装置需要频繁投切多路电容器。例如，在使用矿热炉的生产行业，根据生产工艺不同，一般大约4～6小时便停炉一次，电容器投切较频繁，若有生产工艺异常及设备故障发生，则投切更加频繁，负荷由小到大波动周期短、范围较大的生产特点无法避免。在上述情况下，通常是经母线和分支真空断路器分别控制各支路的投切，由于其分合闸时间较长，电容器分、合闸时的电流、电压产生的弧光较强，其灭弧能力远不能满足电容器较频繁投切的要求，会导致真空断路器的寿命大大缩短。为了避免弧光损伤，则需要定制分(合)闸时间更短的专用断路器，其价格是普通断路器的3～4倍，会大幅度增加成本。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的问题是，提供一种具有低成本、能适应负荷波动大、频繁投切等情况的无功补偿装置的投切系统。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种无功补偿装置的投切系统，包括投切模块1、控制器10，所述投切模块1包括，隔离开关2、真空开关3、主母线4、辅母线5、主接触器61、辅接触器62，所述隔离开关2的输入端与输入电源连接，输出端分别与真空开关3的输入端和辅母线5的输入端连接，所述真空开关3的输出端与主母线4的输入端连接，所述主母线4的输出端与主接触器61的输入端连接，所述辅母线5的输出端与辅接触器62的输入端连接，所述主接触器61、辅接触器62的具有共同输出端，并连接至无功补偿装置；所述主接触器61和所述辅接触器62均为多个，每两个具有共同输出端的主接触器61、辅接触器62构成一个投切单元6，每个投切单元6连接一个无功补偿装置；所述控制器10与所述投切模块1连接，用于控制所述投切模块1对无功补偿装置的投切过程，使带压差的投切由所述真空开关3完成。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的投切系统还包括电压互感器7，所述电压互感器7和\或电流互感器8，所述电压互感器7连接在所述隔离开关2的输入端，用于检测线路中的电压；所述电流互感器8连接在所述主母线4、所述辅母线5上以及所述主接触器61、辅接触器62的共同输出端，用于检测线路中的电流。

根据本实用新型的一个实施方式，所述控制器10与所述电压互感器7和所述电流互感器8连接，用于根据所述电流互感器8和所述电压互感器7的检测结果，控制所述投切模块1增加或减少无功补偿装置的投切。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的投切系统还包括避雷模块9，所述避雷模块9连接在所述真空开关3的输出端；所述避雷模块9包括，避雷器、避雷器指示灯、避雷器电容；所述避雷器电容与所述避雷器指示灯串联后与所述避雷器并联。

根据本实用新型的一个实施方式，所述投切单元6为两个，分别为第一单元和第二单元，所述第一单元连接第一无功补偿装置，所述第二单元连接第二无功补偿装置，所述第一单元包括第一主接触器和第一辅接触器，所述第二单元包括第二主接触器和第二辅接触器，所述控制器10用于，当需要投入所述第一无功补偿装置时，先闭合隔离开关，再闭合第一主接触器，最后闭合真空开关3，使所述第一无功补偿装置由所述主母线4供电；当需要继续投入所述第二无功补偿装置时，将第一无功补偿装置切换至由所述辅母线5供电，断开真空开关3，将第二无功补偿装置与所述主母线4连接，再闭合真空开关3，再将第一无功补偿装置切换至主母线4供电；当需要切断所述第二无功补偿装置时，将第一无功补偿装置切换至由所述辅母线5供电，断开真空开关3，切断第二主接触器，闭合真空开关3，然后将第一无功补偿装置切换至由所述主母线4供电；当需要继续切断所述第一无功补偿装置时，先断开真空开关3，再断开主接触器。

根据本实用新型的一个实施方式，所述投切单元和无功补偿装置为多个，所述控制器10用于控制各投切单元6、真空开关3和隔离开关2，将其他无功补偿装置切换到辅母线5，对某个无功补偿装置保持在与主母线4连接状态下，利用真空开关3进行产生电弧的投切。

根据本实用新型的一个实施方式，所述无功补偿装置包括电抗器101、熔断器102、电容器组103，所述投切单元6的输出端与电抗器101的输入端连接；所述电抗器101的输出端与电容器组103的输入端连接；所述熔断器102连接在所述电抗器101和所述电容器组103之间。

根据本实用新型的一个实施方式，所述无功补偿装置还包括放电线圈104和电压继电器105，所述放电线圈104与所述电容器组103并联，并与电压继电器105形成回路，用于释放所述电容器组103内的残余电量。

根据本实用新型的一个实施方式，所述无功补偿装置还包括接地避雷器106和并联避雷器107，所述接地避雷器106连接所述电容器组103的接地端，所述并联避雷器107与所述电容器组103并联，用于保护所述电容器组103。

根据本实用新型的一个实施方式，所述控制器为plc工业控制系统。

本实用新型通过控制器，对真空开关、主接触器及辅接触器开关状态控制，利用真空开关处理带压差的投切过程，达到可以频繁投切的效果。与传统的无功补偿装置相比，在开关的数量上，真空开关的数量大幅度减少，在开关容量方面，真空开关的额定电流比传统的无功补偿装置中的真空开关的额定电流小，可选择性高，经济效益显著。本实用新型在操作过程中，对接触器没有损伤或损伤极小，这样大大提高了无功补偿装置的运行率。本实用新型可适用各种工作场景，适应能力强，扩展性强，投切单元可以扩展到多个回路。

附图说明

图1是一种无功补偿装置的投切系统的示意图；

图2是投切模块的示意图；

图3是包含有电压互感器和电流互感器的投切系统的示意图；

图4是包含避雷模块的投切系统的示意图；以及

图5是无功补偿装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本实用新型中的组件、技术，以便本实用新型的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本实用新型权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

图1示出了一种无功补偿装置的投切系统。

如图1所示，一种无功补偿装置的投切系统，包括投切模块1、控制器10，所述投切模块1与所述无功补偿装置连接，用于投切无功补偿装置。

图2示出了投切模块。

如图2所示，所述投切模块1包括，隔离开关2、真空开关3、主母线4、辅母线5、主接触器61、辅接触器62；所述隔离开关2的输入端与输入电源连接，输出端分别与真空开关3的输入端和辅母线5的输入端连接，所述真空开关3的输出端与主母线4的输入端连接，所述主母线4的输出端与主接触器61的输入端连接，所述辅母线5的输出端与辅接触器62的输入端连接，所述主接触器61、辅接触器62的具有共同输出端，并连接至无功补偿装置；所述主接触器61和所述辅接触器62均为多个，每两个具有共同输出端的主接触器61、辅接触器62构成一个投切单元6，每个投切单元6连接一个无功补偿装置；所述控制器10与所述投切模块1连接，用于控制所述投切模块1对无功补偿装置的投切过程，使所述真空开关3完成带压差的投切。

图1中，各线路均为三相，所述真空开关3即真空断路器本身具有灭弧功能，还具有机械寿命长等特点，因此，能够满足频繁带电投切的需求。但相对于接触器等设备，具有较高成本。

本实用新型中，设置了主母线4和辅母线5两条供电线路，闭合所述隔离开关2时，辅母线5一直处于供电状态，所述主接触器61和辅接触器62的输出端均与无功补偿装置连接，输入端分别连接主母线4和辅母线5。

所述主接触器61和辅接触器62组成投切单元6，用于切换无功补偿装置在主母线4和辅母线5之间连接状态。如此，多个无功补偿装置通过各自对应的投切单元6在主母线4和辅母线5之间进行连接的切换。

所述真空开关3控制所述主母线4的状态，在供电和断电两种状态进行切换，即，主母线4作为每个需要投切的无功补偿装置进行投切过程的供电线。

所述控制器10通过控制投切单元6，使无功补偿装置在主母线4与辅母线5之间切换时，主母线4处于供电状态，从而使主接触器61和辅接触器62的操作都处于零压差的情况下进行，不会产生电弧危害。

所述控制器10通过投切单元6将正常运行的无功补偿装置切换至辅母线5，然后将待投切无功补偿装置无压差的方式连接至主母线4，通过所述真空开关3，进行带压差操作，所产生的电弧由所述真空开关3承受，由于真空开关3本身具有灭弧和机械寿命长的特性，所以可以满足投切的需求。

本实用新型通过设置主母线和辅母线，以及通过控制器控制各切换单元，将带压差投切的操作集中于真空开关，其余各设备受到良好的保护。通过这种结构，能够实现频繁投切，并且同时满足降低设备成本的需求。

本实用新型的这种结构，维护方便，根据真空开关3的寿命及时进行维护和更换真空开关3，其余设备的损耗大幅度降低。

本实用新型中，所述投切模块1可以集成于现有的高压开关柜中。

图3是包含有电压互感器和电流互感器的投切系统。

如图3所示，所述的投切系统还包括电压互感器7和\或电流互感器8，所述电压互感器7连接在所述隔离开关2的输入端，用于检测线路中的电压；所述电流互感器8连接在所述主母线4、所述辅母线5上以及所述主接触器61、辅接触器62的共同输出端，用于检测线路中的电流。

所述电压互感器7和电流互感器8将检测结果展示给用户，向用户提供各设备的运行状态。

根据本实用新型的一个实施方式，所述控制器10与所述电压互感器7和所述电流互感器8连接，用于根据所述电流互感器8和所述电压互感器7的检测结果，控制所述投切模块1增加或减少无功补偿装置的投切。例如，位于某个无功补偿装置的电流互感器8检测到电流的异常，所述控制器10可以通过投切模块1将这个无功补偿装置切断，投入另一个无功补偿装置。再例如，通过所述电压互感器7的结果和所述电流互感器8的结果，判断整体补偿功率，当整体补偿功率不足时，增加投入的无功补偿装置，反之，减少投入的无功补偿装置。

图4示出了包含避雷模块的投切系统的示意图。

如图4所示，所述的投切系统还包括避雷模块9，所述避雷模块9连接在所述真空开关3的输出端；所述避雷模块9包括，避雷器、避雷器指示灯、避雷器电容；所述避雷器电容与所述避雷器指示灯串联后与所述避雷器并联。

所述避雷模块9用于保护线路，避雷指示灯用于向用户指示避雷模块9的运行状态。所述避雷器电容用于提供通路吸收尖峰。

所述避雷器模块为线路安全及设备安全提供保障。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的投切系统所述投切单元6为两个，分别为第一单元和第二单元，所述第一单元连接第一无功补偿装置，所述第二单元连接第二无功补偿装置，所述第一单元包括第一主接触器和第一辅接触器62，所述第二单元包括第二主接触器和第二辅接触器，所述控制器10用于，当需要投入所述第一无功补偿装置时，先闭合隔离开关，再闭合第一主接触器，最后闭合真空开关3，使所述第一无功补偿装置由所述主母线4供电；当需要继续投入所述第二无功补偿装置时，将第一无功补偿装置切换至由所述辅母线5供电，断开真空开关3，将第二无功补偿装置与所述主母线4连接，再闭合真空开关3，再将第一无功补偿装置切换至主母线4供电；当需要切断所述第二无功补偿装置时，将第一无功补偿装置切换至由所述辅母线5供电，断开真空开关3，切断第二主接触器，闭合真空开关3，然后将第一无功补偿装置切换至由所述主母线4供电；当需要继续切断所述第一无功补偿装置时，先断开真空开关3，再断开主接触器。

当无功补偿装置为两组时，投切单元6相对应的为两个。所述控制器10的功能如下：

第一组电容器组投入：

第一步:闭合隔离开关，此时辅母线5带电，由于此时真空开关3处于分闸状态，因此主母线4不带电；

第二步:闭合第一主接触器，由于此时主母线4不带电，所以第一主接触器61为不带电动作，不会产生弧光，因此不会对第一主接触器61有损伤；

第三步:合真空开关3，此时第一组电容器组投切完成；

第二组电容器组投入：

如果第一组电容器组不满足电能质量要求，需继续投切第二组电容器组：

第一步:闭合第一辅接触器，由于此时第一辅接触器两端等电位，所以第一辅接触器是零压差动作，0.5iin电流流过，产生弧光较小，对第一辅接触器的损伤极小，此时第一组电容器组由第一主接触器和第一辅接触器并列供电；

第二步:断开真空开关3，此时第一组电容器组由第一辅接触器单独供电，然后断开第一主接触器，由于第一主接触器上没有电流通过，所以第一主接触器动作不会产生弧光，从而对第一主接触器没有损伤；

第三步:闭合第二主接触器，由于主母线4不带电,所以第二主接触器为不带电动作，所以不会产生弧光，因此不会对第二主接触器有损伤；

第四步：闭合真空开关3，使主母线4带电，闭合第一主接触器，断开第一辅接触器，第二组电容器投切完成，第一主接触器和第一辅接触器都是在零压差下动作,动作产生弧光较小，从而对第一主接触器和第一辅接触器损伤极小。

退出第二组电容器组：

第一步:闭合第一辅接触器，此时第一组电容器组由第一主接触器和第一辅接触器并列供电；然后断开第一主接触器，此时第一组电容器组由第一辅接触器供电；由于第一辅接触器2和第一主接触器都是在零压差下动作，所以动作产生弧光较小，从而对第一辅接触器和第一主接触器的损伤极小；

第二步:断开真空开关3，使主母线4不带电，由于真空开关3后端的负载只有第二组电容器组，所以真空开关3上通过的电流相对较少，所以动作产生弧光较小，从而真空开关3的损伤极小；

第三步：断开第二主接触器，闭合真空开关3，使主母线4带电。由于第二主接触器是不带电动作，所以动作不会产生弧光，从而不会对第二主接触器有损伤；此时闭合真空开关3，主母线4没有负载，真空开关3上没有电流通过，所以真空开关3动作产生弧光较小，从而对真空开关3的损伤极小。

第四步:闭合第一主接触器，断开第一辅接触器，第二组电容器组退出完成。由于第一主接触器和第一辅接触器都是在零压差下动作，所以动作产生弧光较小，从而对第一主接触器和第一辅接触器的损伤极小；

退出第一组电容器组：

第一步:断开真空开关3，使主母线44不带电；

第二步:断主接触器，由于主接触器是不带电动作，所以动作不会产生弧光,从而不会对主接触器有损伤；第一组电容器组退出完成。

所述控制器10通过控制真空开关3和各主接触器和辅接触器的开关顺序，从而避免对各主接触器和辅接触器造成损伤，带压差操作均由真空开关3完成，保护了各设备的安全。

所述控制器10可以是单独设立的控制装置，也可以是plc等工业控制系统。

根据本实用新型的一个实施方式，所述投切单元和无功补偿装置为多个，所述控制器10用于控制各投切单元、真空开关3和隔离开关，将其他无功补偿装置切换到辅母线5，对某个无功补偿装置保持在与主母线4连接状态下，利用真空开关3进行产生电弧的投切。

本实用新型中，可以根据无功补偿装置的数量对所述投切单元6进行相应的拓展，拓展的上限可以根据线路的负载能力以及真空开关3的机械寿命决定。

图5示出了无功补偿装置的示意图。

如图5所示，所述无功补偿装置包括电抗器101、熔断器102、电容器组103，所述投切单元6的输出端与电抗器101的输入端连接；所述电抗器101的输出端与电容器组103的输入端连接；所述熔断器102连接在所述电抗器101和所述电容器组103之间。

由于各线路为三相，在图5中，所述电抗器101、熔断器102、电容器组103分为并列的三组，每组对应一相。

所述熔断器102用于当电流过载时熔断，保护设备安全。

根据本实用新型的一个实施方式，所述无功补偿装置还包括放电线圈104和电压继电器105，所述放电线圈104与所述电容器组103并联，并与电压继电器105形成回路，用于释放所述电容器组103内的残余电量。

三相线路的放电线圈104串联后与所述电压继电器105连接，用于释放所述电容器组103内的残余电量，即，当无功补偿装置切断时，将电容器组103内的残余电量通过所述放电线圈104和所述电压继电器105释放出来，避免再次投入所述无功补偿装置时，在投切单元6处产生电弧，损害主接触器61和辅接触器62。

根据本实用新型的一个实施方式，所述无功补偿装置还包括接地避雷器106和并联避雷器107，所述接地避雷器106连接所述电容器组103的接地端，所述并联避雷器107与所述电容器组103并联，用于保护所述电容器组103。

在本实用新型中，具体的操作通过控制器10来完成，所述控制器10可以采用现有的或将来实用新型的各种控制器10，只需要其功能满足可控制各开关顺序即可。

本实用新型通过控制器10，对10kv高压开关柜内真空开关3、主接触器61及辅接触器62开关状态控制，利用真空开关3处理带压差的投切过程，达到可以频繁投切的效果。

与传统的无功补偿装置相比，本实用新型在开关的数量上，真空开关的数量大幅度减少，在开关容量方面，真空开关的额定电流比传统的无功补偿装置中的真空开关的额定电流小，可选择性高，经济效益显著。例如：以四组无功补偿装置为例，真空开关数量比传统数量少，约为1/4，真空开关的额定电流小可选择为原来方案中的1/10左右，甚至更小。

本实用新型在操作过程中，对接触器没有损伤或损伤极小，这样大大提高了无功补偿装置的运行率。

本实用新型可适用各种工作场景，适应能力强，扩展性强，投切单元可以扩展到多个回路。

应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。