电网无功连续补偿方法及补偿装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电网无功连续补偿方法及补偿装置，采用固定电容器与可变电压源串联后接入电网来替代传统的电容器切投方式，可变电压源由自耦调压器或逆变器产生并直接或经变压器接入电网。电容器在零电流条件下投入，避免了冲击电流对电网及电容自身的损害；由功率因数显示电路和电容电流及电压检测电路采样监视，并通过调节可变电压源的数值，连续改变补偿电流的大小，实现电网无功自动连续补偿。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电网无功连续补偿的技术及补偿装置，可用于高低压电网单相或三相无功功率补偿，属于电力系统
目前国内外电网无功功率补偿主要采用电容器切投方法，即将电容器直接并联在电网相线--相线或相线--中线之间，通过改变电网并联电容值，达到改变补偿电流的目的。如崔驰在“低压配网无功补偿浅析”(电网技术，2000年7月)中介绍的现有无功补偿技术以及优化补偿方法，也均采用电容器投切方法。这些传统的无功补偿技术，由于电容的切投是分级进行的，故产生的补偿电流也是阶跃式的，无法使电网无功功率得到完全的补偿，使电网仍经常处在欠补偿或过补偿状态，功率因数不能接近1，故供电设备的能力不能得到充分的利用，供电线路的线损也不能降到最小值。此外，目前电容的切投大多采用机械式交流接触器，其接点间容易拉弧粘连，工作寿命短，响应速度慢，且在切投过程还对系统产生冲击电压和冲击电流。一些电容切投装置虽改用无触点的固态继电器，其成本高，在流过较大补偿电流时将产生较大的额外损耗。本专利技术的目的在于避免现有电网无功功率补偿技术及装置存在的上述问题，提出一种电网无功功率连续补偿方法，以及根据此方法设计的无功补偿装置，使之不仅能有效实现自动连续补偿，减少线路损耗，并能避免电网过电压及谐波对补偿电容的损害。为实现这样的目的，本专利技术的技术方案中采用了以下措施，即把单一的固定容量电容器C与一可变电压源UV串联后接入电网的相线--相线或相线一一中线之间，通过改变电压源UV的大小，连续改变补偿电流的大小，以实现无功功率的最佳补偿。电容C的数值可按照每支路需要产生的最大补偿电流(ic)max选取C=(ic)max／Uω。其中U为接入支路的电网线电压或相电压的有效值，ω为电网的角频率。可变电压源是与电网电压同相位、同频率的正弦波电压，其电压有效值变化范围是0-U。这时每支路实际产生的补偿电流ic=(U-UV)／(1／ωc)=(ic)max(1-UV／U)。因此，当UV从0-U连续变化时，补偿电流ic也从(ic)max-0间连续变化，实现了对电网无功功率的连续补偿。可变电压源UV可以由单相或三相的自耦调压器B或逆变器产生，直接或经变压器接入电网。对低压电网来说，可直接将自耦调压器B的滑动触头的输出端与固定电容器C串联后接入电网。对三相无功补偿，则可每一相分别接入固定电容器C和自耦调压器B。三相分别补偿时，将自耦调压器B的滑动触头输出端与固定电容器C串联后，接在相线--中线之间；三相同步补偿时，将自耦调压器B的滑动触头输出端与固定电容器C串联后，接在相线--相线之间。对高压电网来说，如补偿装置附近有低压电源，则将自耦变压器B与低压电源并接，其滑动触头的输出电压通过一升压变压器升压后与电容C串联，再接入电网。如在补偿装置附近无低压电源，则将低压自耦变压器B通过降压电抗器再接入高压电网，其滑动触头的输出电压通过一升压变压器升压后与电容C串联，再接入电网。在需要对电网无功功率进行快速动态补偿时，本专利技术提出的可变电压源UV将由变压器、控制器、直流电源及逆变器产生，逆变器将直流电源转变为其基波与电网同频率、同相位的正弦波电压，随后通过变压器与电容器C串联后接入电网。控制器采样主电路电压及电流信息，以保持逆变器输出电压与电网同步并使之幅值不断变化，以达到最佳补偿目的。为更好地理解本专利技术的技术方案，以下结合附图及实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细描述。附图说明图1为本专利技术电网无功功率连续补偿方法原理图。如图所示，电网无功功率连续补偿电路由电源U、固定电容器C及可变电压源UV组成。图2为低压电网单相无功功率连续补偿实施方案图。图中，可变电压源UV采用自耦调压器B，电网无功功率连续补偿电路由电源U、固定电容器C及自耦调压器B组成，自耦调压器B的滑动触头输出端与固定电容器C串联后接入电网。图3为低压电网三相无功功率分别补偿实施方案图。图中，电网中每一相分别接有固定电容器C及自耦调压器B。自耦调压器B的滑动触头输出端与固定电容器C串联后接入电网相线--中线之间，即三相成Y形接法。图4为低压电网三相无功功率同步补偿实施方案图。图中，电网中每一相分别接有固定电容器C及自耦调压器B。自耦调压器B的滑动触头输出端与固定电容器C串联后接入电网相线--相线之间，即三相成△形接法。如图2、图3、图4所示，对低压电网补偿，本专利技术采用的可变电压源UV是由单相或三相自耦调压器B产生，改变其滑动触头位置，就可改变与电容C串联的可变电压源UV的数值，当触头位置在最上端时，UV=U，补偿电流ic为零，当触头位置在最下端时，UV=0，补偿电流ic为最大值。图5为有低压电源高压电网无功功率连续补偿实施方案图。如图所示，自耦调压器B与低压电源U／n并接，其滑动触头的输出电压通过一升压变压器T1的副方绕组升压后与电容C串联后接入电网。图6为无低压电源高压电网无功功率连续补偿实施方案图。如图所示，在补偿装置附近如无低压电源，低压自耦调压器B通过一降压电抗器L再接入高压电网，其滑动触头的输出电压通过一升压变压器T1的副方绕组升压后与电容C串联后接入电网。图7为具有快速动态响应特性的电网无功功率连续补偿实施方案图。图中，在需要对电网无功功率进行快速动态补偿时，本专利技术提出的可变电压源UV由变压器T2、控制器CR、直流电源UD及逆变器IT产生，直流电源UD与逆变器IT连接，逆变器IT的输出连接到变压器T2，变压器T2的输出与电容器C串联后接入电网。逆变器IT将直流电源UD转变为其基波与电网同频率、同相位的正弦波电压，随后通过变压器T2的副方与电容器C串联后接入电网。交流电压的同步与大小由控制器CR控制，控制器CR采样主电路电压及电流信息，以保持逆变器输出电压与电网同步并使之幅值不断变化，以达到最佳补偿目的。图8为电网无功功率连续补偿装置实施框图。电路中所示的为三相分别补偿情况，除补偿固定电容器C、可变电压源UV采用自耦调压器B外，还包含断路器ZD、零电流投入确认电路ZC、交流接触器CJ、功率因数检测及显示电路PFC、电机正反转控制电路MC、电机M及电容电流及电压检测电路CVD等。自耦调压器B的滑动触头与固定电容器C串联后，经交流接触器CJ接入电网，并经断路器ZD连接线路用户YH。交流接触器CJ受控于与之相连的零电流投入确认电路ZC，功率因数及显示电路PFC的输出连接到电机控制电路MC，电机控制电路MC的输出与电机M连接，装置中的电容电流及电压检测电路CVD的输出与电机M连接，电机M的输出连接到自耦调压器B的滑动触头。断路器ZD合闸后，装置得电，电机M转动，使自耦变压器B滑动触头置最上端位置，即使可变电压源UV达到最大值，经零电流投入确认电路ZC确认后，使交流接触器CJ自动合闸，使补偿固定电容器C在零电流条件下接入电网，随后功率因数及显示电路PFC对电网功率因数进行检测，并通过电机正反转控制电路MC控制电机M正转或反转，以改变可变电压源UV的数值，达到最佳补偿效果。电容电流及电压检测电路CVD不断监视流过电容的电流及端电压值，如有超过额定值趋势时，让电机M转动以增加UV的数值，以确保在电网电压过压或有较大谐波电压分量时避免电容器C因过压或过载而损坏，但不影响在这情况下本装置对电网无功功率的补偿功能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网无功连续补偿方法，其特征在于将固定电容器Ｃ与可变电压源Ｕｖ串联后接入电网，通过改变电压源Ｕｖ的大小，连续改变补偿电流的大小，电容Ｃ的数值按每支路需要产生的最大补偿电流（ｉｃ）ｍａｘ选取，可变电压源Ｕｖ是与电网电压同相位、同频率的正弦波电压，其电压有效值变化范围是０到接入电网线电压或相电压的有效值Ｕ。

【技术特征摘要】
1.一种电网无功连续补偿方法，其特征在于将固定电容器C与可变电压源UV串联后接入电网，通过改变电压源UV的大小，连续改变补偿电流的大小，电容C的数值按每支路需要产生的最大补偿电流(ic)max选取，可变电压源UV是与电网电压同相位、同频率的正弦波电压，其电压有效值变化范围是0到接入电网线电压或相电压的有效值U。2.如权利要求1所说的电网无功连续补偿方法，其特征在于所说的可变电压源UV可以采用单相或三相的自耦调压器B。3.如权利要求2所说的电网无功连续补偿方法，其特征在于对三相分别无功补偿时，将自耦调压器B的滑动触头输出端与固定电容器C串联后，接在相线--中线之间。4.如权利要求2所说的电网无功连续补偿方法，其特征在于对三相同步无功补偿时，将自耦调压器B的滑动触头输出端与固定电容器C串联后，接在相线--相线之间。5.如权利要求2所说的电网无功连续补偿方法，其特征在于对补偿装置附近有低压电源的高压电网补偿时，将自耦变压器B与低压电源U／n并接，其滑动触头的输出电压通过升压变压器T1升压后与电容C串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶芃生，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]