专利名称：高低压电容成套补偿装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统的无功功率补偿装置，特别是高低压电容成套补偿装置。
当前应用的电容补偿装置大都在某一电压级补偿，采用可调电抗器调整补偿的电容量；电抗器的容量大，调整电容量的响应速度慢，不适应负荷变化速度的需要，投资也较大。
本发明的目的是提供一种高低电压级同时补偿的技术手段，减少设备的总容量，达到快速调整功率因数、调整电网电压水平的目的。
本发明的目的是这样实现的，
以下结合附图详细说明
图1是高低压电容成套补偿装置低压侧电容器并联的主结线图；图2是高低压电容成套补偿装置低压侧调电压的主结线图；图3是高低压电容成套补偿装置高低压侧二台断路器的主结线图；图4是高低压电容成套补偿装置放电线圈的结线图；图5是高低压电容成套补偿装置控制罗辑图；图1是高低压电容成套补偿装置的主结线，其特征是由高压电容器组合(Cg)、电抗变压器(T)、低压电容器组合(Cd)和电源或负荷的测量控制部件(Cy或Cf)组成；高压侧电容器组合(Cg)由一组高压电容补偿器(Kg1、Cg1、Lg1)或多组高压电容补偿器(Kgn、Cgn、Lgn)并联，分别接高压母线(Mg)；电抗变压器(T)由铁芯(Tx)、高压线圈(Xg)、低压线圈(Xd)及电抗线圈(Xk)组成；电抗线圈(Xk)经断路器(DL3)、低压开关(K01～K0n)与负载电抗器(L01～L0n)联接；高压线圈(Xg)经断路器(DL2)与高压母线(Mg)联接，低压线圈(Xd)经断路器(DL4)与低压母线(Md)联接；低压侧电容器组合(Cd)由一组低压电容补偿器(Kd1、Cd1、Ld1)或多组低压电容补偿器(Kdn、Cdn、Ldn)并联，分别接于低压母线(Md)；根据需要在低压母线(Md)经低压开关(K00)可设置一台电阻器(R00)；电源或负荷的测量控制部件(Cy或Cf)是电源或负荷的功率因数(或功率、电压)测量控制部件，可以是数字型也可以是模值型；高压侧是指包括66kV及以下的电压，低压侧是指包括35kV及以下的电压。
电抗变压器(T)的高线圈(Xg)与低压线圈(Xd)组成一台小短路阻抗的变压器，经低压开关(Kd1～Kdn)与低压电容器组合相联；高压线圈(Xg)与电抗线圈(Xk)组成一台大短路阻抗的变压器，经低压开关(K01～K0n)与电抗器(L01～L0n)相联；电抗变压器可以是芯式结构也可以是壳式结构。
图2所示的高低压电容成套补偿装置的低压侧电容器组合(Cd)，电容器(Cd0)是一组电容器，或是多个单体电容器串并联组成的电容器组，在电容器的二分之一电压值处可以引出抽头；与低压电容器(Cd0)串联的低压电抗器(Ld0)是空芯电抗器或是铁芯电抗器；放电线圈(Fd0)的一次线圈与低压电容器(Cd0)并联，放电线圈(Fd0)二次线圈接电压差测量元件(Ycd0)，经放电开关(Jd0)接放电电阻(Rd0)；电抗变压器(T)的低压线圈(Xd)有多个抽头，分别与低压开关(Kd1～Kdn)联接，低压开关(Kd1～Kdn)的开合由测量控制部件(Cy或Cf)控制；放电开关(Jd0)的开合由低压开关(Kd1～Kdn)控制。
放电开关(Jd0)及低压开关(Kd1～Kdn)，可以是绝缘介质开关、真空开关、高压接触器、无触点的电力电子开关以及有载调压开关。
图3所示是电抗变压器(T)经断路器(DL2)直接接于系统母线(Mx)，高低压电容成套补偿装置的高压侧和低压侧操作互不干扰。
图4所示的电容器(Cg1～Cgn，Cd1～Cdn)是成组电容器，或是多个单体电容器串并联组成的电容器组，在电容器的二分之一电压值处可以引出抽头；与电容器(Cg1～Cgn，Cd1～Cdn)串联的电抗器(Lg1～Lgn，Ld1～Ldn)是空芯电抗器或是铁芯电抗器；电抗器的感抗与电容器的容抗之比，临近某次谐波的谐振值，电容与电抗的组合对基波呈容性，对谐波呈感性；每组电容电抗的临近谐波值，可以不相同；放电线圈(Fg1～Fgn，Fd1～Fdn)的一次线圈与电容器(Cg1～Cgn，Cd1～Cdn)并联，放电线圈(Fg1～Fgn，Fd1～Fdn)二次线圈接电压差测量元件(Ycg1～Ycgn，Ycd1～Ycdn)经放电开关(Jg1～Jgn，Jd1～Jdn)接放电电阻(Rg1～Rgn，Rd1～Rdn)；高压开关(Kg1～Kgn)，低压开关(Kd1～Kdn)的开合由测量控制部件(Cy或Cf)控制，并与断路器(DL1)或断路器(DL4)配合；放电开关(Jg1～Jgn，Jd1～Jdn)的开合由高压开关(Kg1～Kgn)，低压开关(Kd1～Kdn)控制；高压开关(Kg1～Kgn)，低压开关(Kd1～Kdn，K00)及放电开关(Jg1～Jgn，Jd1～Jdn)可以是绝缘介质开关、真空开关、高压接触器以及无触点的电力电子开关；本发明的高低压电容成套补偿装置可以用于单相、两相、三相及多相系统。
图5所示的高低压电容成套补偿装置的测量控制部件(Cy或Cf)，测量全电流(I)、全电压(U)和时间(Ti)或全电压(Up)和时间(Ti)元件，同时送入平均功率因数(cosΦ)或平均电压(Up)计算元件，经系列规定值比较元件(B)后当平均功率因数(cosΦ)或平均电压(Up)小于全部规定值平均功率因数(cosΦ)或平均电压(Up)小于规定值1，经控制指令放大，断路器(DL4)打开，低压开关(Kd1)闭合，断路器(DL4)闭合，低压侧电容器组1(Cd1、Ld1)投入；平均功率因数(cosΦ)或平均电压(Up)小于规定值2，经上述类似过程，低压侧电容器组1(Cd1、Ld1)与低压侧电容器组2(Cd2、Ld2)投入；
直到全部低压侧电容器组n(Cdn、Ldn)投入；当平均功率因数(cosΦ)或平均电压(Up)大于全部规定值平均功率因数(cosΦ)或平均电压(Up)大于规定值1，经控制指令放大，断路器(DL4)打开，低压开关(Kd1)打开，断路器(DL4)闭合，低压侧电容器组1(Cd1、Ld1)切除；平均功率因数(cosΦ)或平均电压(Up)大于规定值2，经上述类似过程，低压侧电容器组2(Cd1、Ld1)与低压侧电容器组2(Cd2、Ld2)切除；直到全部低压侧电容器组n(Cdn、Ldn)切除；平均功率因数(cosΦ)或平均电压(Up)仍大于某规定值m，经控制指令放大，断路器(DL3)打开，低压开关(K01)闭合，断路器(DL3)闭合，低压侧电抗器组1(L01)投入；平均功率因数(cosΦ)或平均电压(Up)仍大于某规定值m+1，经上述类似过程，低压侧电抗器组1(L01)与低压侧电抗器组2(L02)投入；直到全部低压侧电抗器组n(L0n)投入；各元器件，可以是继电器元件、分立式电子元件，也可以是集成式电子元件。
本发明的高低压电容成套补偿装置，既可以成为一个整体由一台断路器(DL1)投入切除，也可以由两台断路器(DL1)和(DL2)分高压电容器组合及电抗变压器加低压电容器组合，分别投入或切除。
高低压电容成套补偿装置高压电容器的容量与低压电容器的容量的比例分配，依据不同的用户要求确定。
附图1中符号说明Cg-高压电容器组合；T-电抗变压器；Cd-低压电容器组合；Cy，Cf-电源，负荷的测量控制部件；Kg1、Cg1、Lg1-第一组高压电容器的高压开关、电容器、电抗器；Kg2、Cg2、Lg2-第二组高压电容器的高压开关、电容器、电抗器；Kgn、Cgn、Lgn-第n组高压电容器的高压开关、电容器、电抗器；Mg-高压母线；Md-低压母线；Mx-系统母线；Tx、Xg、Xd、Xk-电抗变压器的铁芯、高压线圈、低压线圈、电抗线圈；DL1、DL2、DL3、DL4-断路器1、断路器2、断路器3、断路器4；K01～K0n、L01～L0n-电抗变压器电抗线圈的低压开关、负载电抗器；Kd1、Cd1、Ld1-第一组低压电容器的低压开关、电容器、电抗器；Kd2、Cd2、Ld2-第二组低压电容器的低压开关、电容器、电抗器；Kdn、Cdn、Ldn-第n组低压电容器的低压开关、电容器、电抗器；K00、R00-接于低压母线(Md)的低压开关、电阻器；附图2中符号说明Cd0-一组电容器；Ld0-串联的低压电抗器；Fd0-放电线圈；Ycd0-电压差测量元件；Jd0-放电开关；Rd0-放电电阻；Kd1～Kdn-电抗变压器低压线圈多抽头低压开关；其余同附图1中符号说明；附图4中符号说明Fg1～Fgn-高压电容器的放电线圈；Fd1～Fdn-低压电容器的放电线圈；Ycg1～Ycgn-高压电容器的电压差测量元件；Ycd1～Ycdn-低压电容器的电压差测量元件；Jg1～Jgn-高压电容器的放电开关；Jd1～Jdn-低压电容器的放电开关；Rg1～Rgn-高压电容器的放电电阻；Rd1～Rdn-低压电容器的放电电阻；其余同附图1、2中符号说明；附图5中符号说明Cy、Cf-电源、负荷的测量控制部件；I、U、Ti-全电流、全电压和时间的测量元件；Up、cosΦ-平均电压、平均功率因数计算元件；B-系列规定值比较元件；其余同附图1、2、4中符号说明；例如某工程需要补偿电容量为Qc，变压器容量St，电抗器容量Q1，调整电感调整补偿电容量，三者的容量相等(伏安与乏数)且为1，总容量为3。
采用本发明的高低压电容成套补偿装置，高压电容器的容量为Qc/2与低压电容器的容量Qc/2，变压器的容量为St/2，电抗器的容量0.15Q1，总容量为1.65，采用调整电容支路数的方式调整电容量，比调感方式少1.35。将调感的机械传动方式改为接触器或电力电子开关的投切方式，极大的提高了响应速度，及时补偿无功功率及网压水平；同时也降低了造价。
本发明的高低压电容成套补偿装置可以广泛地应用于各种电压级的电力系统，是一种节省能源的产品。
本发明的高低压电容成套补偿装置尤其适用于作电气化铁路的电容补偿，既可以设于牵引变电所也可以设于分区亭，也可以高压电容器组合(Cg)设于牵引变电所母线(Mg)，电抗变压器(T)设于分区亭母线(Mg)，低压电容器组合(Cd)设于低压母线(Md)。既可以补偿无功功率又能提高牵引网的电压。目前运行中的300余套电容补偿装置等待改造。
本发明的高低压电容成套补偿装置可以广泛的应用于各种电压级变电站的无功功率补偿及电压调整，在35kv或10kv级装设高压电容器组合(Cg)，在电抗变压器(T)二次装设低电压电容器组合(Cd)，进行无功功率的跟综调整。这样的变电站全国有几千个。
本发明的高低压电容成套补偿装置尤其适用于炼钢、轧钢的变压站，及负荷急剧变化的场合，低压电容器组合应用电力电子开关可以满足任何负荷变化的需要，大小几百套的炼钢、轧钢设备应用本发明的高低压电容成套补偿装置，不仅可以改善电能质量，还可以获得可观的经济效益。
本发明的高低压电容成套补偿装置，对国家电力系统可以减少电能损失，改善电能质量，提高发电设备效率，缓解电能供需矛盾；对用电企业可以提高工率因数，少罚款或不罚款，稳定电网电压，保证生产正常进行；对高低压电容成套补偿装置的生产工厂可以有系列的成套产品供应市场，以亿元计算的生产总值；本发明的高低压电容成套补偿装置是一种长期具有实效的节能产品。
权利要求1.由公知的开关、电容器、电抗器组成的一种电容补偿装置，特别是高低压电容成套补偿装置，其特征是由高压电容器组合(Cg)、电抗变压器(T)、低压电容器组合(Cd)和电源(或负荷)的测量控制部件(Cy或Cf)组成；高压侧电容器组合(Cg)由一组高压电容偿器(Kg1、Cg1、Lg1)或多组高压电容补偿器(Kgn、Cgn、Lgn)并联，分别接高压母线(Mg)；电抗变压器(T)由铁芯(Tx)、高压线圈(Xg)、低压线圈(Xd)及电抗线圈(Xk)组成；电抗线圈(Xk)经断路器(DL3)、开关(K01～K0n)与负载电抗器(L01～L0n)联接；高压线圈(Xg)经断路器(DL2)与高压母线(Mg)联接，低压线圈(Xd)经断路器(DL4)与低压母线(Md)联接；低压侧电容器组合(Cd)由一组低压电容补偿器(Kd1、Cd1、Ld1)或多组低压电容补偿器(Kdn、Cdn、Ldn)并联，分别接于低压母线(Md)；根据需要在低压母线(Md)经低压开关(K00)可设置一台电阻器(R00)；电源或负荷的测量控制部件(Cy或Cf)是电源或负荷的功率因数或功率、电压测量控制部件，可以是数字型也可以是模值型；电容器(Cg1～Cgn，Cd1～Cdn)是成组电容器，或是多个单体电容器串并联组成的电容器组，在电容器的二分之一电压值处可以引出抽头；与电容器(Cg1～Cgn，Cd1～Cdn)串联的电抗器(Lg1～Lgn，Ld1～Ldn)是空芯电抗器或是铁芯电抗器；电抗器的感抗与电容器的容抗之比，临近某次谐波的谐振值，电容与电抗的组合对基波呈容性，对谐波呈感性；每组电容电抗的临近谐波值，可以不相同；放电线圈(Fg1～Fgn，Fd1～Fdn)的一次线圈与电容器(Cg1～Cgn，Cd1～Cdn)并联，放电线圈(Fg1～Fgn，Fd1～Fdn)二次线圈接电压差测量元件(Ycg1～Ycgn，Ycd1～Ycdn)，经放电开关(Jg1～Jgn，Jd1～Jdn)接放电电阻(Rg1～Rgn，Rd1～Rdn)；高压开关(Kg1～Kgn)，低压开关(Kd1～Kdn，K00)的开合由测量控制部件(Cy或Cf)控制，并与断路器(DL1、DL4)配合；放电开关(Jg1～Jgn，Jd1～Jdn)的开合由高压开关(Kg1～Kgn)，低压开关(Kd1～Kdn)控制；高压开关(Kg1～Kgn)，低压开关(Kd1～Kdn，K00)及放电开关(Jg1～Jgn，Jd1～Jdn)可以是绝缘介质开关、真空开关、高压接触器以及无触点的电力电子开关。
2.由权利要求1所述的高低压电容成套补偿装置，其特征是电抗变压器(T)由高线圈(Xg)与低压线圈(Xd)组成一台小短路阻抗的变压器，经断路器(DL4)、低压开关(Kd1～Kdn)与低压电容器组合相联；高压线圈(Xg)与电抗线圈(Xk)组成一台大短路阻抗的变压器，经断路器(DL3)、低压开关(K01～K0n)与电抗器(L01～L0n)相联；经低压开关(K00)投切电阻器(R00)。
3.由权利要求1所述的高低压电容成套补偿装置，其特征是低压侧电容器组合(Cd)的电容器(Cd0)是一组电容器，或是多个单体电容器串并联组成的电容器组，在电容器的二分之一电压值处可以引出抽头；与低压电容器(Cd0)串联的低压电抗器(Ld0)是空芯电抗器或是铁芯电抗器；放电线圈(Fd0)的一次线圈与低压电容器(Cd0)并联，放电线圈(Fd0)二次线圈接电压差测量元件(Ycd0)，经放电开关(Jd0)接放电电阻(Rd0)；电抗变压器(T)的低压线圈(Kd)有多个抽头，分别与低压开关(Kd1～Kdn)联接，低压开关(Kd1～Kdn)的开合由测量控制部件(Cy或Cf)控制；放电开关(Jd0)的开合由低压开关(Kd1～Kdn)控制。放电开关(Jd0)及低压开关(Kd1～Kdn)，可以是绝缘介质开关、真空开关、高压接触器以及无触点的电力电子开关。
专利摘要一种电力系统的无功功率补偿装置，是由高压和低压电容器分别自动补偿的成套装置。高压电容器容量是平均补偿容量，经变压器降压后的低压电容器与高压电容器共同补偿高峰无功功率；低压电抗器与高压电容器，共同补偿低谷无功功率。分级自动调整电容量补偿无功功率，改善功率因数和电压质量，是调感方式无功功率补偿总容量的55％，提高响应速度，可大幅度的降低造价。
文档编号H02J3/18GK2262770SQ9522052
公开日1997年9月17日 申请日期1995年8月18日 优先权日1995年8月18日
发明者郭宝库 申请人:郭宝库