动态无功补偿及滤波装置制造方法及图纸

一种动态无功补偿及滤波装置，包括交流无源滤波装置（３）、控制器（１）、开关组（５）、电流互感器（１２）和电压互感器（１１），所述交流无源滤波装置（３）的两端分别为电容并联端和接地端，所述开关组（５）包括多组开关（２），每组开关（２）由两个可控硅开关（１３）反向并联构成，所述电流互感器（１２）和电压互感器（１１）的一次侧分别与电网连接，二次侧分别与控制器（１）的输入端连接，所述控制器（１）的输出端与可控硅开关（１３）的控制极一一对应连接，其特征在于：所述动态无功补偿及滤波装置还包括调节变压器（４），其一次侧与电网连接，其二次侧低端与交流无源滤波装置（３）的接地端连接，其二次侧高端设置有３至８组抽头，所述开关组（５）的开关（２）的数量与调节变压器（４）二次侧高端抽头数量相等，所述调节变压器（４）二次侧高端每组抽头与相应的一组开关（２）的一端连接，所述开关（２）的另一端并接在一起构成开关组（５）的调压输出端，该调压输出端与交流无源滤波装置（３）的电容并联端连接。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电力系统动态无功补偿及滤波装置。
技术介绍
目前有大量的非线性负荷如整流、电炉、电气机车等接入电网，这些负荷从电网获得所需的无功功率，同时向电网馈送大量的高次谐波，给电网供电质量带来影响。为了消除非线性负荷产生的高次谐波电流，需要滤波装置进行滤波；为了给负荷提供无功功率，需要无功功率补偿装置。一般来说，滤波装置同时可以提供无功功率补偿。并联电容器装置由并联电容器和串联电抗器组成，主要满足系统无功补偿要求。其缺点是在有高次谐波的背景下，容易对谐波产生放大，严重时会造成系统谐波谐振，对用电设备带来危害。交流无源滤波装置由滤波电容器和滤波电抗器按一定接线方式构成，在吸收高次谐波的同时，向系统输送固定的容性无功功率，以满足抑制谐波和无功补偿要求。其缺点是对于频繁波动的负荷，难以满足动态无功补偿要求。静止无功补偿装置(SVC)由相控电抗器(TCR)和滤波器(FC)及监控保护系统构成，其作用是抑制无功负荷大幅度变化所造成的系统电压波动，同时提高功率因数和吸收高次谐波，改善供电网络电能质量。其中滤波器固定地向系统输送基波无功功率，以满足功率因数补偿要求并吸收高次谐波；监控保护系统根据系统无功的变化情况平滑地调节相控电抗器的感性电流，来抑制无功负荷的波动，降低电压变化率。其缺点是成本高，操作和维护难度大。
技术实现思路
本技术解决了
技术介绍
中交流无源滤波装置无法满足动态无功补偿及静止无功补偿装置成本高、操作和维护难度大的技术问题。本技术的技术解决方案是该动态无功补偿及滤波装置包括交流无源滤波装置3、控制器1、开关组5、电流互感器12和电压互感器11，所述交流无源滤波装置3的两端分别为电容并联端和接地端，所述开关组5包括多组开关2，每组开关2由两个可控硅开关13反向并联构成，所述电流互感器12和电压互感器11的一次侧分别与电网连接，二次侧分别与控制器1的输入端连接，所述控制器1的输出端与可控硅开关13的控制极一一对应连接，其特殊之处在于所述动态无功补偿及滤波装置还包括调节变压器4，其一次侧与电网连接，其二次侧低端与交流无源滤波装置3的接地端连接，其二次侧高端设置有3至8组抽头，所述开关组5的开关2的数量与调节变压器4二次侧高端抽头数量相等，所述调节变压器4二次侧高端每组抽头与相应的一组开关2的一端连接，所述开关2的另一端并接在一起构成开关组5的调压输出端，该调压输出端与交流无源滤波装置3的电容并联端连接。上述交流无源滤波装置3是由3次单调谐滤波器6、5次单调谐滤波器7和7次单调谐滤波器8并联构成。上述交流无源滤波装置3还可以由3次单调谐滤波器6、5次单调谐滤波器7、7次单调谐滤波器8和11次单调谐滤波器9并联构成。上述交流无源滤波装置3还可以由2次单调谐滤波器、3次单调谐滤波器、4次单调谐滤波器和5次单调谐滤波器并联构成。上述调节变压器4二次侧高端抽头数以6组为宜。本技术具有如下优点1.在满足滤波效果的同时可根据负荷的需要动态提供无功功率，成本低，可操作性强；2.在进行无功补偿的同时可根据滤波的需要增减滤波器的种类，应用范围广；3.响应速度快、可实现无过渡过程操作。在电容电流过零时可控硅开关完成切换过程，避免合闸冲击电流对电容器的危害；一次切换过程只有10～15ms，可满足快速变化负荷的无功补偿要求。附图图面说明附图是本技术原理示意图。具体实施方式参见附图，本技术的交流无源滤波装置3由3次单调谐滤波器6、5次单调谐滤波器7、7次单调谐滤波器8和11次单调谐滤波器9并联而成，其一端为电容并联端，另一端为接地端；调节变压器4的一次侧与电网连接，其中一次侧高端与电网的母线连接，一次侧低端与电网的中线连接；调节变压器4的二次侧低端与交流无源滤波装置3的接地端相连，二次侧高端设置6组抽头，对应的二次侧输出电压依次为一次侧电压额定值的1.000倍、0.880倍、0.768倍、0.653倍、0.537倍、0.421倍，开关组5相应设置6组开关2，每组抽头与一组开关2的一端连接，每个开关2都由两个可控硅开关13反向并联而成，所有6个开关2的另一端并接在一起构成开关组5的调压输出端，该调压输出端与交流无源滤波装置3的电容并联端连接；电流互感器12和电压互感器11的一次侧分别与电网连接，其二次侧分别与控制器1的输入端连接，控制器1引出12个输出端分别与6个开关2的12个可控硅开关13的控制极一一对应连接。可控硅开关13根据电网负荷的不同可选择不同的型号；为了适应不同负荷的无功补偿及滤波需要，2次单调谐滤波器、3次单调谐滤波器、4次单调谐滤波器、5次单调谐滤波器、7次单调谐滤波器、11次单调谐滤波器可以单独构成本装置的交流无源滤波装置，也可以任意两组或多组并联构成交流无源滤波装置。本技术原理本技术的调节变压器二次侧高端根据实际无功补偿及滤波的需要可设置3至8个抽头，提供不同的二次电压，交流无源滤波装置通过可控硅开关接在调节变压器二次侧高端抽头处，随着串接在抽头上的可控硅开关通断状态的改变，加在交流无源滤波装置两端的基波电压随之改变，其输出的基波无功功率如下式所示Q=ωCn2n2-1U2]]>式中Q——交流无源滤波装置输出的基波无功功率；n——交流无源滤波装置调谐次数；U——调节变压器二次侧基波电压。由上式可知，交流无源滤波装置输出的基波无功功率Q与其两端电压的平方U2成正比。控制器根据负荷变化调整变压器抽头的通断，改变交流无源滤波装置的基波无功功率输出，达到稳定运行电压，提高功率因数的效果。由L—C调谐关系nωL=1nωC]]> 可知，交流无源滤波装置两端电压发生变化，改变的仅仅是基波无功输出，其调谐参数L—C并未发生变化，因此其滤波效果可得以保证，达到了既能吸收谐波又能动态调整其无功功率的效果，解决了二者之间协调问题。电压互感器和电流互感器对电网电压信号和电流信号进行采样后传送至控制器，控制器根据电压采样信号和电流采样信号计算出当前电网的功率因数并与设定值进行比较，发出升压或降压控制信号，等到调节变压器二次侧可控硅开关两端电压为零时，该控制信号对可控硅开关的通断进行控制，完成一次调压切换过程。当功率因数低时，控制器发出升压指令，使得调节变压器二次侧相应的高电压抽头的可控硅开关处于导通状态，其余抽头的可控硅开关处于断开状态，交流无源滤波装置两端的电压升高，基波无功功率输出和电网的功率因数相应升高；当功率因数高时，控制器发出降压指令，使得调节变压器二次侧相应的低电压抽头的可控硅开关处于导通状态，其余抽头的可控硅开关处于断开状态，交流无源滤波装置两端的电压降低，基波无功功率输出和电网的功率因数相应降低。交流无源滤波装置各滤波器参数已不再按电压谐振条件配置，而是考虑调节变压器漏感之后，根据电网络变换结果经过专用设计程序计算后确定。在调节电压过程中，各滤波器的电容、电感值不再变化，可满足滤波要求，同时其向电网输出的基波无功功率随着调节变压器二次侧端电压的变化而变化，可满足系统的动态无功补偿要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态无功补偿及滤波装置，包括交流无源滤波装置(3)、控制器(1)、开关组(5)、电流互感器(12)和电压互感器(11)，所述交流无源滤波装置(3)的两端分别为电容并联端和接地端，所述开关组(5)包括多组开关(2)，每组开关(2)由两个可控硅开关(13)反向并联构成，所述电流互感器(12)和电压互感器(11)的一次侧分别与电网连接，二次侧分别与控制器(1)的输入端连接，所述控制器(1)的输出端与可控硅开关(13)的控制极一一对应连接，其特征在于所述动态无功补偿及滤波装置还包括调节变压器(4)，其一次侧与电网连接，其二次侧低端与交流无源滤波装置(3)的接地端连接，其二次侧高端设置有3至8组抽头，所述开关组(5)的开关(2)的数量与调节变压器(4)二次侧高端抽头数量相等，所述调节变压器(4)二次侧高端每组抽头与相应的一组开关(2)的一端连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任强，
申请(专利权)人：西安西整电力电子设备有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：