CN203574373U - 混联滤波补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种混联滤波补偿装置，其包括一有源滤波补偿单元、若干无功动态补偿单元、一进线塑壳断路器、一避雷器和一电流互感器；其中所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元并联于三相电网的变压器端和负载端之间；所述负载端串接所述电流互感器，所述电流互感器将采集的负载的电流状态数据发送至所述有源滤波补偿单元；所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元通过所述进线塑壳断路器连接至所述三相电网；所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元还并接避雷器。本实用新型通过混联有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元来实现对配电***中各种电能质量缺陷进行综合处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种滤波补偿装置，特别是涉及一种低压电气设备的混联型滤波补偿装置。
背景技术
目前，现代企业的配电***中谐波、电压波动闪变、三相不平衡等电能质量问题变得尤为严重。尤其是在低压配电***中，存在复杂谐波源，如轧机、电炉、焊机、密炼机以及充电机等。这些负载产生较复杂的谐波电流，危及配电***的正常运行，甚至引发严重的电气事故。同时无功功率低下，生产效率亟待提高。
然而传统的无源补偿因其先天局限性很难综合解决这些问题。尤其对于商建、医院、数据中心、通讯等现代建筑，大量LED（发光二极管）、变频器、调光灯和空调等设备的接入，大大加重了谐波危害，同时其大量基于自动化控制，对电网兼容性提出更高的要求，所以现有配电***中迫切需要一种高效的综合性解决方案。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是为了克解决现有技术中补偿装置中无法以最佳性价比综合处理谐波和无功功率电能质量问题，提供一种混联滤波补偿装置，通过混联有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元来实现对配电***中各种电能质量缺陷进行综合处理。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本实用新型提供了一种混联滤波补偿装置，其特点是，所述混联滤波补偿装置包括一有源滤波补偿单元、若干无功动态补偿单元、一进线塑壳断路器、一避雷器和一电流互感器；
其中所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元并联于三相电网的变压器端和负载端之间；
所述负载端串接所述电流互感器，所述电流互感器将采集的负载的电流状态数据经过信号调理单元，送至中央处理单元；
所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元通过所述进线塑壳断路器连接至所述三相电网；所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元还并接保护单元——避雷器。
本实用新型的有源滤波补偿单元用于提供谐波滤除和无功补偿，所述无功动态补偿单元用于提供无源电容器投切补偿，而且本领域技术人员应该认识到所述有源滤波补偿单元可以采用现有APF（有源电力滤波器）与SVG（无功补偿装置）技术进行有源滤波补偿，无功动态补偿单元可以采用LC控制的方式进行无源补偿或滤波装置或设备来实现。由于本发明将有源滤波单元与无源滤波补偿单元整合在一个柜体中，需要采用先进的模块化集成技术，使得结合工况的电能质量优化与治理实施更方便、灵活、经济。
而且所述进线塑壳断路器、避雷器和电流互感器同样是电气工程中常用的保护装置和电流状态检测装置，所以此处同样不再详细赘述。
较佳地，所述混联滤波补偿装置还包括一机柜，所述机柜的机架上设置所述有源滤波补偿单元、无功动态补偿单元、进线塑壳断路器、避雷器和电流互感器。
本实用新型通过将有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元进行混联一体化的产品集成与功能设计创新，从而可以仅装在一面机柜中，相对于现有技术中有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元分立设置所需要的两面机柜，占用的空间更小。
优选地，所述机柜包括一3U机箱或4U机箱，所述3U机箱或4U机箱设置于所述机柜的上部，所述有源滤波补偿单元安装在所述3U机箱或4U机箱内。
所述有源滤波补偿单元器件安装在一个标准的3U或4U机箱中，优化了控制性能与散热效应设计，便于拆卸和更换。
所述4U机箱和3U机箱是由美国电子工业协会(EIA)所决定的机箱尺寸型号。
较佳地，所述有源滤波补偿单元包括一中央处理单元和一信号调理单元，所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元与所述中央处理单元相连接，由电流互感器采集的信号、经过所述信号调理单元送到中央处理单元。
所述有源滤波器和无功动态补偿单元都是根据有源模块内部中央处理区发出指令来协调工作，从而实现了有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元一体化。
较佳地，所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元的工作状况信息通过通讯方式发送到一监控设备。
尤其是可以采用RS485等总线通信方式实现有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元与监控设备之间的工况信息的通讯。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。
本实用新型的积极进步效果在于：
本实用新型的混联滤波补偿装置通过有源滤波补偿和无源电容器投切补偿两者的结合，从而适应现企业复杂工况环境（负载产生了负载谐波电流并且需要大量的感性无功）。
而且还具有以下特点：
1）提供更大补偿容量和性价比，对现场环境适应性比较强。
2）和常规无源电容器投切相比，拓宽了补偿范围，假设有源部能提供的补偿容量为Q0、无源电容器容量为Q1，本实用新型能补偿范围是：﹣Q0～（Q0+Q1），而传统的电容投切补偿装置的补偿范围仅为：0～Q1。
3）传统的无源电容器投切不具有谐波滤除功能，并且在谐波环境中运行十分不理想，而本实用新型中有源部分能提供谐波滤除功能，为无源电容器提供一种更理想运行环境。
4）本实用新型只需要一面电气柜，占有更小空间。
附图说明
图1为本实用新型的混联滤波补偿装置的较佳实施例的拓扑电路示意图。
图2为本实用新型的混联滤波补偿装置的较佳实施例的控制结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
本实用新型通过有源滤波补偿和无源电容器投切补偿两者的结合，拓宽了补偿范围、提供更大补偿容量和性价比。而且现代企业工况负载情况一般是占比例较大部分变化不是非常剧烈，而其中占比例较小部分运行特别复杂，不仅产生负载谐波电流，同时变化比较剧烈，只要恰当分配本实用新型中有源部分和无源部分的比例，就能很好进行补偿处理。
所以较好的弥补了目前市场上单独采用有源装置或无源装置的不足，而且所有单元都采用模块结构并设置于同一个机柜中，在占用更少空间的同时，还便于组合和更换，填补目前市场上的空白。
下面通过下述实施例进一步说明本实用新型：
如图1所示，本实施例的混联滤波补偿装置包括有源滤波补偿单元1、无功动态补偿单元2、进线塑壳断路器3、避雷器4和电流互感器5。
所述负载端串接所述电流互感器5，而且所述电流互感器5与所述有源滤波补偿单元1电连接，并将采集的负载的电流状态数据发送至所述有源滤波补偿单元1。
有源滤波补偿单元1和无功动态补偿单元2并联于三相电网的变压器端和负载端之间。而且所述有源滤波补偿单元1和无功动态补偿单元2通过进线塑壳断路器3连接至所述三相电网，并且所述有源滤波补偿单元1和无功动态补偿单元2还并接于保护单元——避雷器。
有源滤波补偿单元1、无功动态补偿单元2、进线塑壳断路器3、避雷器4和电流互感器5设置于同一个机架上并共同安装于标准机柜中（图中未显示）。
而且本领域技术人员应该知道所述有源滤波补偿单元1、无功动态补偿单元2、进线塑壳断路器3、避雷器4和电流互感器5中的有源滤波补偿单元1和无功动态补偿单元2都是采用标准模块化的结构，无源动态补偿单元2由4个LC支路并联。
此外如图2所示，另一实施例的控制过程是由电流互感器5实时采集母线6上电流，经过信号调理单元12，送到有源滤波补偿单元内的中央处理单元11，经过中央处理单元11计算和分析，根据分析结果来产生有源滤波补偿单元1和各个无功动态补偿单元2指令，来控制有源滤波补偿单元1和无功动态补偿单元2协调工作，实现闭环控制，达到令人满意的效果。
而且所述有源滤波补偿单元1和无功动态补偿单元2的工作状况信息通过通讯方式发送到一监控设备（图中未显示），从而便于用户监控补偿状况和负载的电流状态。
而且如图1中所示，所述无功动态补偿单元2主要包括以下器件：电容器、电抗器、接触器/可控硅、熔断器组、连接母排等，而且本领域技术人员基于图1中结构可以明确本实施例的无功动态补偿单元2中上述器件的组合可以组成容量为30kvar（无功千伏安）、60kvar、120kvar的无源模块进行电容投切补偿。其中图1的无功动态补偿单元2可以选择用可控硅投切或接触器进行投切。
本实施例通过有源滤波补偿和无源电容器投切补偿的工作原理是由负载端的电流互感器5对负载电流进行取样，采用瞬时无功理论，自动分析出负载电流电流的大小，有源滤波补偿单元1提供方向相反大小一样无功电流，对负载无功电流进行抵销。无功动态补偿单元2按无功补偿情景进行工作。
具体地说，1）电流互感器5实时检测负载电流为Is，通过瞬时无功理论分析出负载无功为Isq，当Isq为容性无功，则由有源滤波补偿单元1提供感性无功电流进行补偿，在负载感性无功小于有源滤波补偿单元1额定补偿容量的情况下，有源滤波补偿单元1会发出等容量的感性无功电流进行补偿，达到检测点无功接近0，进而功率因数接近1，在有源滤波补偿单元1额定容量小于负载容性无功的情况下，有源滤波补偿单元1以额定容量运行。
2）在负载侧的Isq为感性但小于无功动态补偿单元2的补偿容量时，此时有源滤波补偿单元1发出等容量的容性无功电流，来补偿负载的无功需求，补偿后功率因数接近1。
3）负载侧的Isq为感性，大于无功动态补偿单元2的补偿容量，按预先设定的工作方式，投切时间到自动的投入无功动态补偿单元2，不足部分由有源滤波补偿单元1来提供，补偿后的功率因数接近1。
4）在负载退出运行时，因为在3）中投入了无功动态补偿单元2，在切除时间前会出现过过补偿情况，过补偿电容器，由有源滤波补偿单元1按额定容量感性无功进行补偿，延时时间到，自动切除投入的电容器，有源滤波补偿单元1根据检测情况，自动改变无功输出。
如上所述，本实施例的混联滤波补偿装置能够根据实际负荷情况，合理有源滤波补偿单元1和无功动态补偿单元2进行组合，达到谐波滤除和无功补偿的目的。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种混联滤波补偿装置，其特征在于，所述混联滤波补偿装置包括一有源滤波补偿单元、若干无功动态补偿单元、一进线塑壳断路器、一避雷器和一电流互感器；
其中所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元并联于三相电网的变压器端和负载端之间；
所述负载端串接所述电流互感器，所述电流互感器将采集的负载的电流状态数据发送至所述有源滤波补偿单元；
所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元通过所述进线塑壳断路器连接至所述三相电网；所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元还并联连接有所述避雷器。
2.如权利要求1所述的混联滤波补偿装置，其特征在于，所述混联滤波补偿装置还包括一机柜，所述机柜的机架上设置所述有源滤波补偿单元、无功动态补偿单元、进线塑壳断路器、避雷器和电流互感器。
3.如权利要求2所述的混联滤波补偿装置，其特征在于，所述机柜包括一3U机箱或4U机箱，所述3U机箱或4U机箱设置于所述机柜的上部，所述有源滤波补偿单元安装在所述3U机箱或4U机箱内。
4.如权利要求1所述的混联滤波补偿装置，其特征在于，所述有源滤波补偿单元包括一中央处理单元和一信号调理单元，所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元与所述中央处理单元相连接，由电流互感器采集的信号经过所述信号调理单元送到中央处理单元。
5.如权利要求4所述的混联滤波补偿装置，其特征在于，所述有源滤波补偿单元和无功动态补偿单元的工作状况信息通过通讯方式发送到一监控设备。
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