CN105914756A - 一种用于提高商业及居民用电电器无功功率的装置 - Google Patents

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Abstract

一种提高商业及居民用电电器无功功率的装置。其包括电压互感器PT、电流互感器CT、电容器C、第一电容器C1、电抗器L、第一电抗器L1、熔断器Fu、第一熔断器Fu1、开关P、第一开关P1、放电线圈LD、第一放电线圈LD1、第一可控硅V1、第二可控硅V2、微机实测装置CPU；本发明效果：可减少高次谐波对电器造成的危害，减少电器发热，延长使用寿命，可把现有的商业和居民用电电器的功率因数从0.6～0.7提高到0.95以上，有效补偿无功损耗，可节电10％以上，可见节电的技术经济效益非常巨大。

Description

一种用于提高商业及居民用电电器无功功率的装置
技术领域
本发明属于电网无功补偿技术领域，特别是涉及一种提高商业及居民用电电器无功功率的装置。
背景技术
随着经济的发展，人民生活水平的提高，用电负荷在不断增加，由于无功消耗越来越大，***需要补偿的无功功率也越来越多，因此，近年来，城网、农网改造及变压器增容等电网的改造压力也越来越大，这都给供电部门的工作及人民的生活带来了诸多不便。
目前商业及居民用电的情况存在以下问题：
(1)商业及居民用电量约占电网总容量的30％-40％，而且用电量随着每日的峰谷及季节的变动都有很大变化。
(2)商业和居民用电电器的功率因素较低，一般都在0.6～0.7左右，且电器产生的高次谐波较多，主要为2次及以上高次谐波，这些谐波将导致电压、电流波形畸变，可使诸如电视机类电器画面质量较差，杂音加重，使所有电器发热、使用效率降低，同时也使电器的使用寿命减少。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种提高商业及居民用电电器无功功率的装置。
为了达到上述目的，本发明提供的提高商业及居民用电电器无功功率的装置包括：
电压互感器PT、电流互感器CT、电容器C、第一电容器C1、电抗器L、第一电抗器L1、熔断器Fu、第一熔断器Fu1、开关P、第一开关P1、放电线圈LD、第一放电线圈LD1、第一可控硅V1、第二可控硅V2、微机实测装置CPU；其中：电压互感器PT原边两端分别与220V电源的相线L和零线N相连接、其副边两端与微机实测装置CPU的电压采样输入端相连接，微机实测装置CPU的电流采样端与电流互感器CT相连接、微机实测装置CPU的两个输出端分别与第一可控硅V1和第二可控硅V2的门极控制端相连接，电流互感器CT安装在零线N与负载端零线N1之间，家用电器作为本装置的负载连接在相线L和负载端零线N1之间；
电容器C、电抗器L、熔断器Fu、开关P、放电线圈LD、第一可控硅V1和第二可控硅V2组成动态补偿装置FD，其中：第一可控硅V1与第二可控硅V2反相并联，组成可控硅支路；电容器C与熔断器Fu相互串联组成串联支路，串联支路的熔断器Fu一端通过开关P与相线L连接，串联支路的电容器C一端依次通过电抗器L和可控硅支路与负载端零线N1连接；放电线圈LD与串联支路相并联；
第一电容器C1、第一电抗器L1、第一熔断器Fu1、第一开关P1和第一放电线圈LD1组成静态补偿装置TSC，其中：第一电容器C1与第一熔断器Fu1相互串联组成第一串联支路，第一串联支路的第一熔断器Fu1一端依次通过第一电抗器L1和第一开关P1与相线L连接，第一串联支路的第一电容器C1一端与负载端零线N1连接；第一放电线圈LD1与第一串联支路相并联；
所述的电压互感器PT用于采集220V电源的电压信号，电流互感器CT用于采集220V电源零线上的电流信号。
所述的第一电容器C1和第一电抗器L1组成3次谐波过滤器，电容器C和电抗器L组成5次谐波过滤器。
本发明提供的提高商业及居民用电电器无功功率的装置的效果：可以减少高次谐波对电器造成的危害，减少电器发热，延长使用寿命，同时，还可以把现有的商业和居民用电电器的功率因数从0.6～0.7提高到0.95以上，有效补偿无功损耗，可节电10％以上。以天津电网为例：电网容量约为1200万千瓦，民用负荷为1200*0.4＝480万千瓦，若使用此装置后以节电率为10％计算，则可节电：480*10％＝48万千瓦，可见节电的技术经济效益非常巨大。
附图说明
图1为本发明提供的提高商业及居民用电电器无功功率的装置的电路图。
图2为电源的电压波形和电流波形图。
图3为本装置的无功补偿原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的提高商业及居民用电电器无功功率的装置进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的提高商业及居民用电电器无功功率的装置包括：
电压互感器PT、电流互感器CT、电容器C、第一电容器C1、电抗器L、第一电抗器L1、熔断器Fu、第一熔断器Fu1、开关P、第一开关P1、放电线圈LD、第一放电线圈LD1、第一可控硅V1、第二可控硅V2、微机实测装置CPU；其中：电压互感器PT原边两端分别与220V电源的相线L和零线N相连接、其副边两端与微机实测装置CPU的电压采样输入端相连接，微机实测装置CPU的电流采样端与电流互感器CT相连接、微机实测装置CPU的两个输出端分别与第一可控硅V1和第二可控硅V2的门极控制端相连接，电流互感器CT安装在零线N与负载端零线N1之间，家用电器作为本装置的负载连接在相线L和负载端零线N1之间；
电容器C、电抗器L、熔断器Fu、开关P、放电线圈LD、第一可控硅V1和第二可控硅V2组成动态补偿装置FD，其中：第一可控硅V1与第二可控硅V2反相并联，组成可控硅支路；电容器C与熔断器Fu相互串联组成串联支路，串联支路的熔断器Fu一端通过开关P与相线L连接，串联支路的电容器C一端依次通过电抗器L和可控硅支路与负载端零线N1连接；放电线圈LD与串联支路相并联；
第一电容器C1、第一电抗器L1、第一熔断器Fu1、第一开关P1和第一放电线圈LD1组成静态补偿装置TSC，其中：第一电容器C1与第一熔断器Fu1相互串联组成第一串联支路，第一串联支路的第一熔断器Fu1一端依次通过第一电抗器L1和第一开关P1与相线L连接，第一串联支路的第一电容器C1一端与负载端零线N1连接；第一放电线圈LD1与第一串联支路相并联；
所述的电压互感器PT用于采集220V电源的电压信号，电流互感器CT用于采集220V电源零线上的电流信号。
静态无功装置FD可以将功率因数提高到0.8～0.9左右，动态无功补偿装置TSC将电器的功率因数提高到0.96及以上；所述的第一电容器C1和第一电抗器L1组成3次谐波过滤器，电容器C和电抗器L组成5次谐波过滤器。
电流I滞后于电压U的夹角即为功率因数中的角(如图2所示)，图1中微机实测装置CPU测得电压U和电流I之间的夹角即为功率因数中的角。角变化，功率因数也在变化。用实测得到的与预先设定值0.95～0.99进行比较，若有差异通过调节可控硅的移相角的大小来调节电容器C中流过的电流，实现无级平滑调节无功功率的目的，保证在0.95～0.99附近。
居民用电电器无功补偿计算举例：
设家用电器容量为：
P＝1kW则如图3所示；
因则
若将功率因数提高，则
Q2＝Q-Q1＝1-0.28＝0.72kvar
在原理接线图1中，因Qc＝Uec*Iec＝Iec*Iec*Xc＝Uec*Uec/Xc＝2πfC*Uec*Uec*10-3
得C＝Qc/2πf*Uec*Uec*10-3＝48uf
(其中，Uec＝220V＝0.22kV，Xc＝2πfC＝0.314C)
将从0.7提高到0.85时，则
Q2＝Q-Q1＝1-0.62＝0.38kvar
C1＝Q2/2πf*Uec*Uec*10-3＝25uf I 1ec＝2πf*C1*Uec*10-3＝0.314*25*0.22*10-3＝1.7A
C0＝C-C1＝48-25＝23uf I0ec＝2πfC*Uec＝0.314*23*0.22＝1.6A。
本装置利用在电网负荷端用电电器处装设无功补偿装置、在商业及居民用电电器上装设静态无功补偿装置C1及动态无功补偿装置TSC的技术，通过静态无功补偿能将电器的功率因数从0.6～0.7提高到0.8～0.9左右，而动态无功补偿通过调整可控硅开放角达到调节电容C无功电流的输出，能将功率因数提高到0.96及以上。本装置既可以在负荷终端商业及居民用电处提供无功补偿，又能实现电器的将损节能、消除谐波等综合效用，从而有效地提高这些电器的利用率。

Claims (2)

1.一种提高商业及居民用电电器无功功率的装置，其特征在于：所述的提高商业及居民用电电器无功功率的装置包括：
电压互感器PT、电流互感器CT、电容器C、第一电容器C1、电抗器L、第一电抗器L1、熔断器Fu、第一熔断器Fu1、开关P、第一开关P1、放电线圈LD、第一放电线圈LD1、第一可控硅V1、第二可控硅V2、微机实测装置CPU；其中：电压互感器PT原边两端分别与220V电源的相线L和零线N相连接、其副边两端与微机实测装置CPU的电压采样输入端相连接，微机实测装置CPU的电流采样端与电流互感器CT相连接、微机实测装置CPU的两个输出端分别与第一可控硅V1和第二可控硅V2的门极控制端相连接，电流互感器CT安装在零线N与负载端零线N1之间，家用电器作为本装置的负载连接在相线L和负载端零线N1之间；
电容器C、电抗器L、熔断器Fu、开关P、放电线圈LD、第一可控硅V1和第二可控硅V2组成动态补偿装置FD，其中：第一可控硅V1与第二可控硅V2反相并联，组成可控硅支路；电容器C与熔断器Fu相互串联组成串联支路，串联支路的熔断器Fu一端通过开关P与相线L连接，串联支路的电容器C一端依次通过电抗器L和可控硅支路与负载端零线N1连接；放电线圈LD与串联支路相并联；
第一电容器C1、第一电抗器L1、第一熔断器Fu1、第一开关P1和第一放电线圈LD1组成静态补偿装置TSC，其中：第一电容器C1与第一熔断器Fu1相互串联组成第一串联支路，第一串联支路的第一熔断器Fu1一端依次通过第一电抗器L1和第一开关P1与相线L连接，第一串联支路的第一电容器C1一端与负载端零线N1连接；第一放电线圈LD1与第一串联支路相并联；
所述的电压互感器PT用于采集220V电源的电压信号，电流互感器CT用于采集220V电源零线上的电流信号。
2.根据权利要求1所述的提高商业及居民用电电器无功功率的装置，其特征在于：所述的第一电容器C1和第一电抗器L1组成3次谐波过滤器，电容器C和电抗器L组成5次谐波过滤器。
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