无功补偿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种无功补偿装置。特征是降压变压器原边绕组的一端接高压母线，次边绕组的一端接低压母线；低压母线连接晶闸管开关、分接开关和调压变压器的原边绕组；调压变压器次边与高压并联电容器组及串联电抗器串联，还可与高压并联电抗器串联。晶闸管开关来开断负载，分接开关无载调压，通过低压调压来调整高压支路的无功功率，既能从电网中吸收容性也能吸收感性无功功率，功率因数达到０．９以上，可用于感性或容性无功补偿。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及交流供电
，尤其涉及电气化铁路供电
交直型电力机车牵引工况下功率因数一般在0.8(滞后)或稍大，为达到经济功率因数，考虑到补偿装置的利用率及机车车体空间和轴重的限制，对于剧烈波动的牵引负荷而言，多在牵引变电所(地面)实施补偿，目前大都是不可调的，其效果取决于电力系统对无功功率采用哪种计量方式。八十年代及以前，电力系统对无功采用“反送反计”方式，即过补偿时牵引变电所的无功电度表反转，从电力系统吸收容性无功，可使就近的感性负荷受益，并且计量结果显得牵引变电所无功补偿有效。后来发展为无功“反送不计”，即在牵引变电所加装无功反送止逆措施，过补偿的无功功率不计入功率因数，对此，电气化铁道适量加大补偿量尚能取得满意的效果，更进一步，九十年代始，不少供电局大力推行无功“反送正计”，即过补偿视为“欠补偿”，加之电力机车采用再生反馈于是“功率因数”大幅下降，远低于0.9滞后的经济功率因数要求，有的牵引变电所功率因数低至0.6及以下，并每年因此被罚款达200万元甚至更多。需要说明的是，不管采用哪种计量方式，不可调补偿过补的容性无功都将被电力系统消化，但结果是不可调补偿已不能胜任无功“反送反计”的要求，除非采用可调补偿。近几年，结合国外的先进技术，我国就电气化铁道变电所无功补偿与谐波综合治理也提出了多种方案，无论哪种方案，都是力求基波下补偿牵引负荷的感性无功功率，提高功率因数，并兼顾滤除(或抵消)谐波。主要方案有(1)真空断路器投切电容器。最大的优点是简单、投资省；缺点是合闸时，投切滤波支路有一个暂态过程，会产生过电流过电压，影响电容器及串联电抗器的可靠运行；切除滤波支路时，触头上恢复电压较高，有开关重燃的可能，多次重复击穿时，电容器上产生很高的过电压，致使设备损坏。对电容器组的投切冲击，IEC规定不超过1000次/年，加之开关寿命的限制，不能频繁投切，从而影响动态补偿效果。(2)无源补偿器+有源补偿器。采用有源滤波器产生与负荷中谐波电流相位相反的谐波电流，使其相互抵消来满足电源的总谐波电流的要求。比较成功的是无源、有源混合滤波器，它能扬长避短，充分利用无源补偿的大容量和有源补偿的灵活性、可控性，但其结构复杂、造价高、运行费用高，且这一技术正处于研究阶段，技术尚未成熟。(3)固定电容器(FC)+晶闸管调节电抗器(TCR)。固定滤波器按谐波要求设计，反并联晶闸管与电抗器串联，通过改变晶闸管导通角来调节流入回路的感性电流，使其与并联滤波器中多余的容性无功功率得以平衡，满足功率因数的要求。优点是固定并联滤波支路长期投入，不需投切，任何时候都能满足谐波设计要求，需要晶闸管数量少，TCR响应速度快，调节性能好，缺点是固定补偿滤波器容量很大，TCR也产生谐波，有损耗。(4)固定电容器(FC)+可控饱和电抗器。自动调节饱和电抗器磁饱和程度来改变流入回路的感性电流，使其与并联滤波器中多余的容性无功功率得以平衡。优点是固定并联滤波支路长期投入，不需投切，实现光滑可调；但同TCR一样要产生谐波，有损耗，噪声大。(5)晶闸管投切电容器(TSC)。按照一定的寻优模式，设计多组某次或某几次滤波器，基波下各支路呈容性，分级改变补偿装置的无功出力；滤波器某次谐波下偏调谐，兼滤该次谐波。优点是损耗小，结构简单，速度响应快，不产生谐波，可以实现过零投切，不会产生像真空开关那样严重的过电压，缺点是只能分级可调，滤波效果受系统特性和投入组数的影响，一次性投资大。(6)前苏联提出了一种通过降压变压器的多组晶闸管开关调压的可调无功补偿装置，优点是响应速度快，比高压调压方案成本低，缺点是结构复杂，维护量大。为了可调，又考虑到电气化铁道负荷的频繁变化和各种机械(有触点)开关受其电气寿命(低于其机械寿命的1/10)限制，国外一些国家开始并大量采用晶闸管交流开关来改变补偿装置的无功出力。其中在电力系统中使用最多、最著名的便是静止无功补偿器(SVC)，它由TSC(Thyristor-Switched Capacitor，晶闸管投切电容器)和TCR(Thyristor-Controlled Reactor，晶闸管控制电抗器)组成，TSC实现粗调，TCR实现细调。上面的(3)、(4)、(5)实际上都属SVC范畴。电力系统的SVC多用于稳压。南非、澳大利亚、日本在电气化铁路使用了SVC，主要用于补偿负序，设备庞大，投资巨大，英国使用的是SVC的简化型TSC，目的是调压。显然，提出一种结构简单、操作方便，投资低(避免高压晶闸管)、寿命长(利用分接开关的机械寿命和晶闸管的电气寿命)、补偿效果显著的技术技术十分必要。本技术的目的是提供一种无功补偿装置，它能有效地提高功率因数或提高和稳定电压，抑制负序电流，能与不可调并联补偿装置或滤波器配合，减少装置安装容量，增强滤波功能。本技术的目的可由以下技术方案来实现，它包括调压变压器及与其连接的分接开关和晶闸管开关，降压变压器，电容器组，电抗器，技术特征是(1)通过低压调压来调整高压支路的无功功率，既能从电网中吸收容性无功功率，也能吸收感性无功功率；(2)晶闸管开关来开断负载，分接开关实现无载调压；(3)降压变压器和调压变压器既可同铁芯绕制，也可分铁芯绕制。其基本接线方式是降压变压器原边绕组的一端接于高压母线，另一端接地；次边绕组的一端接低压母线，另一端接地。低压母线连接两组晶闸管开关，晶闸管开关各接一组分接开关的一端，分接开关的另一端连接调压变压器的原边绕组的一端，调压变压器原边绕组的另一端接地；一组调压变压器的次边绕组与高压并联电容器组及串联电抗器串联，另一组调压变压器的次边与高压并联电抗器串联。晶闸管开关来开断负载，分接开关实现无载调压。两组调压变压器同时使用时，通过低压调压来调整高压支路的无功功率，既能从电网中吸收容性无功功率，也能吸收感性无功功率。两组调压变压器单独使用时，可分别从电网中吸收感性和容性无功功率。本技术与现有技术相比所具有的效果和优点在于结构简单，操作方便，使用低压晶闸管开关以降低成本，使用分接开关实现无载调压，利用其机械寿命长之优点而克服其电气寿命短之缺点，使用晶闸管开断负载，电气寿命长，能适用于频繁调节的场合，且暂态过程小，不对相关设备造成冲击，同时，既能从电网中吸收容性无功功率，也能吸收感性无功功率，能实现最严格的无功计量方式(反送正计)下使功率因数达到经济功率因数0.9以上的目标，兼有抑制负序电流和滤波功能，还能有效利用既有不可调并联补偿装置或滤波器，亦可与专门设制的滤波器相配合，以增强滤波功能。本技术的附图说明。图1为本技术的基本接线图；图2为本技术的用于只吸收容性无功功率场合的接线图；图3为本技术的用于只吸收感性无功功率场合的接线图。其基本接线方式是降压变压器2原边绕组的一端接于高压母线1，另一端接地；次边绕组的一端接低压母线3，另一端接地。低压母线3连接两组晶闸管开关4a、4b，晶闸管开关4a、4b各接一组分接开关5a、5b的一端，分接开关5a、5b的另一端分别连接调压变压器6a、6b的原边绕组，调压变压器6a、6b的另一端接地；调压变压器6a的次边绕组与高压并联电容器组7及串联电抗器8串联，另一组调压变压器6b的次边与高压并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无功补偿装置，包括调压变压器（６ａ、６ｂ）及与其连接的分接开关（５ａ、５ｂ）和晶闸管开关（４ａ、４ｂ），高压母线（１）与低压母线（３）之间设有降压变压器（２）、电容器组（７）和电抗器（８、９），其特征在于：ａ．降压变压器（２）原边绕 组的一端接于高压母线（１），另一端接地，次边绕组的一端接低压母线（３），另一端接地；ｂ．低压母线（３）并接两组晶闸管开关（４ａ、４ｂ），晶闸管开关（４ａ、４ｂ）各接一组分接开关（５ａ、５ｂ）的一端，分接开关（５ａ、５ｂ）的另一端连接调压 变压器（６ａ、６ｂ）的原边绕组，调压变压器（６ａ、６ｂ）的另一端接地；ｃ．调压变压器（６ａ）的次边绕组与高压并联电容器组（７）及串联电抗器（８）串联，另一组调压变压器（６ｂ）的次边与高压并联电抗器（９）串联。

【技术特征摘要】
1.一种无功补偿装置，包括调压变压器(6a、6b)及与其连接的分接开关(5a、5b)和晶闸管开关(4a、4b)，高压母线(1)与低压母线(3)之间设有降压变压器(2)、电容器组(7)和电抗器(8、9)，其特征在于a.降压变压器(2)原边绕组的一端接于高压母线(1)，另一端接地，次边绕组的一端接低压母线(3)，另一端接地；b.低压母线(3)并接两组晶闸管开关(4a、4b)，晶闸管开关(4a、4b)各接一组分接开关(5a、5b)的一端，分接开关(5a、5b)的另一端连接调压变压器(6a、6b)的原边绕组，调压变压器(6a、6b)的另一端接地；c.调压变压器(6a)的次边绕组与高压并联电容器组(7)及串联电抗器(8)串联，另一组调压变压器(6b)的次边与高压并联电抗器(9)串联。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李群湛，贺建闽，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]