CN2852486Y - 全自动高压并联电容器自动补偿装置 - Google Patents

Abstract

一种全自动高压并联电容器自动补偿装置，该装置主体为补偿柜，柜体由2个单独的隔室构成，柜体的外壳是选用敷铝锌薄钢板或冷轧钢板经CNC机床多重折边后拼装制成的；在柜体内部放电线圈与电容器(5)以并联的方式连接，真空接触器(1)、熔断器(3)、电容器(5)和电抗器(10)以串连的方式连接；控制器(11)通过其采样端口与电压互感器和电流互感器连接；控制器通过其控制端口与控制器自身的继电器连接，继电器的分合控制真空接触器(1)的分合，从而实现根据功率因数的不同而将电容量不同的电容组接入电网。该装置还具有安全可靠性高，完全实现全自动运行，并具有语音提示和操作记录等功能。

Description

全自动高压并联电容器自动补偿装置

技术领域

本使用新型涉及一种全自动高压并联电容器自动补偿装置，具体来说属于额定电压为3.6kV～12kV，三相交流50Hz的户内高压配电设备领域。

背景技术

在工矿企业、功率因数不足的场所等特别是变电站，为了满足电网无功功率供需平衡，改善供电电压质量，减少电能的损耗，而往往需要采用补偿和电压调节装置。在以往的补偿和电压调节装置中，大都采用手动控制电容器组的投切动作，为此操作极为不便。现在大都以自动调压的全自动装置为主，如国内首推的专业化高压无功补偿和电压调节装置。

本公司多年从事高压配电设备的研发与生产，在实践中深知由于控制中心的计算机不同于一般电子电路，在受到干扰时会引起程序混乱，所以计算机设备都有一个“复位”键，在出现“死机”时需手动按一下“复位”键。但是，变电站控制装置若出现“死机”会产生输出继电器误动作，造成事故。传统的解决方法是加强计算机电路与外部电路的隔离，但这不能彻底解决可靠性与配电精度的问题。本公司的产品从理论和实践上解决了所有引起不可靠的原因。所提出的补偿装置由至多8组可以自动投切电容器组构成，可以同时进行电网的功率因数补偿和主变的自动调压。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种各电容器组的电容量不等的全自动电容器补偿装置；

本实用新型的另一个目的是提供一种可靠性高，能够确保安全的电容器补偿装置；

本实用新型的另一目的是提供一种完全自动化调节并且通用面广、实用性强的全自动高压并联电容器自动补偿装置；

本实用新型的另一目的是提供一种采用先进的电容控制算法并具有统计、记录、故障诊断并语音提示功能的全自动补偿装置。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案来实现的：

一种全自动高压并联电容器自动补偿装置，该装置主体为补偿柜，柜体由2个单独的隔室构成，柜体的外壳是选用敷铝锌薄钢板或冷轧钢板经CNC(Computerized Numerical Control电脑数值控制)机床多重折边后组装制成的；柜体的正面有控制器11的显示面板，仪表门13，柜体门12，观察窗14和电磁锁15；在柜体内部放电线圈与电容器组5以并联的方式连接，真空接触器1、熔断器3、电容器组5和电抗器10以串连的方式连接；其特征在于控制器11通过其采样端口与电压互感器和电流互感器连接；控制器通过其控制端口与控制器自身的继电器连接，继电器的分合控制真空接触器1的分合；控制器还通过报警端口与报警***连接。

该装置包括多个控制端口，每个控制端口都连接一个继电器控制一组电容器的投切。

该装置的控制器11可以连接并控制1-8组可以自动投切的电容器组5，每一个电容器组都置于单独的柜中，且每个电容器的容量不等。控制器11通过报警端口输出报警信号，该报警信号是语音或图文显示。

报警***包括扬声器。控制器11还具有大屏幕液晶显示器。其中控制器11还包含控制计算机。

其中控制器11与电网中的变压器有载调压分接开关电气连接。

该装置还包括有电容器柜投切的手动控制按钮，该电容器柜投切的手动控制按钮也安装在电容器柜组的第一台柜的操作面板上。

该装置具有安全可靠性高、完全实现全自动运行的有益效果。

附图说明

图1为该补偿装置内部侧视图；

图2为补偿装置的主视图；

图3为电容控制算法中采用的电压无功综合判据图；

图4为控制器的工作流程图；

图5为控制器面板；

图6为控制器显示屏所显示的主功能菜单；

图7为控制器显示屏所显示的事件记录界面；

图8为控制器显示屏所显示的错误显示界面；

图9为由3组可以自动投切电容器组构成的补偿装置。

具体实施方式

在下文中将结合附图来详细地描述本实用新型的全自动高压并联电容器自动补偿装置。

本装置为自动补偿装置其工作原理为：在母线上设置电压互感器和电流互感器，由该电容器自动补偿装置中的控制器接受母线电压互感器的二次电压信号和电流互感器二次电流信号，并根据测得结果计算无功功率，将无功功率、电压值与无功电压判据进行比较，来决定是否控制投切一组或多组并联电容器组支路，来平稳电网电压。

如图1所示，该全自动高压并联电容器自动补偿装置的主体为补偿柜，在柜体的上部有主母线6传入，主母线6经过绝缘子7固定在横梁上。真空接触器1置于柜体的后部上侧，并依次与熔断器3、电容器5和电抗器10电气连接，另外还配置有避雷器8、放电线圈9和穿墙套管2及软连接4。放电线圈与电容器保持并联。放电线圈作用主要是在电容器与电网断开时使电容器内的残留电荷释放。电抗器作用是限电流，消谐波。熔断器作用是在柜内高压元件短路或过载时熔断，保证电网安全。在柜体中的相应部件上还安装有电压互感器或电流互感器，由于互感器技术为本领域技术人员所熟知，在图1中就没有详细示出。

图2是该补偿装置的主视图，主要是由柜体的门和观察窗等组成。在顶部是控制器11的显示面板和各个显示仪表的仪表门13，下部是门12和门12旁边的观察窗14及电磁锁。

下面结合图3和图4来描述控制器11的工作原理。上文中提到的电压互感器和电流互感器都连接在控制器11上，控制器11首先检测电压互感器的二次电压信号，在检测电流互感器的二次电流信号，根据检测到的二次电压值和二次电流值来计算出无功功率，再把计算出的无功功率和电压值放在无功电压综合判据中进行比较，并依据比较结构发出投、切指令，从而稳定电网电压。

本实用新型采用电容量不等的电容器组，在采用相同电容量的情况大大提高了控制精度，下面通过具体的例子来说明：每个柜内的电容器称为一个单独的电容器组，柜与柜相比，其中的电容器组容量可以相同，也可以不同。既1#柜容量为1000kvar的话，2#柜可以为1000kvar，也可以是300var，其余的柜容量也是这样，可以保持一致，也可以不一致，这样的好处在于：补偿精度较高。

例如：4个电容器柜，柜容量分别为1#：1000kvar，2#：800kvar，3#：400kvar，4#：200kvar。如果控制器采样计算后得到的结果是：需要投入2000kvar，那么控制1#，2#，4#柜的接触器动作来接入，就可以满足要求。如果此时的4个柜容量相等都为600kvar，那么控制器为了不过补，只会投入其中3个柜的电容器组。那么补偿容量为1800kvar。

以上例子可以看出，2个补偿装置电容器组的容量虽然都是2400kvar，可是不等容的补偿装置补偿精度高。

为了实现对多个电容器柜的投切操作，所选用的控制器具有几种端口：1采样端口2控制端口3报警端口

1采样端口：将电压互感器和电流互感器采得的电压和电流信号输入，由控制器计算，确认电网的功率因数是否在规定范围内。

2控制端口：通过控制器自身的继电器合分来控制高压接触器的合分，控制高压电抗器和高压电容器组与电网的联结和断开。如果功率因数不在规定范围内，它将动作使高压接触器合分动作，接触器合闸将使电容器组或电抗器投入，分闸将使电容器组或电抗器切除电网，使功率因数保持在规定范围内。

3报警端口：当控制器本身故障或者电网出现故障或者补偿装置内电器元件出现故障时输出报警信号，可以是语音和干接点。

下面结合图3的无功电压综合判据图来进一步描述控制器判断的过程。图中无功功率表示为Q，Q上限和Q下限分别是两条折线，另外电压值表示为U，U上限和U下限分别为两条直线，这四条线将分为九个区域，每个区域都代表一种***运行状态。而控制的原则是调节有载变压器分接头及投切电容器，使***尽量运行于区域零中。各区域的控制规则如下：

1)区域零：无功与电压均合格，不调节；

2)区域一：无功越上限，电压越下限，投电容器组；当电容器组全部投入时，发升压指令；当有载分接开关处于上限位置时，发强投电容器组指令；

3)区域二：无功越上限，电压合格，投电容器组；

4)区域三：无功越上限，电压越上限，发降压指令；当有载开关处于下限位置时，发强切电容器组指令；

5)区域四：无功合格，电压越上限，发降压指令；当有载开关处于下限位置时，发强切电容器组指令；

6)区域五：无功越下限，电压越上限，发切电容器组指令；当电容器组全部切除时，发降压指令；

7)区域六：无功越下限，电压合格，发切电容器组指令；

8)区域七：无功越下限，电压越下限，发升压指令；当有载开关处于上限位置时，发强投电容器组指令；

9)区域八：无功合格，电压越下限，发升压指令；当有载开关处于上限位置时，发强投电容器组指令。

还有一种电压无功简单判据：

简单判据适用于不使用有载分接开关，但通过投切电容器间接调压的运行方式。在：

1)区域零：电压与无功均合格，不调节；

2)区域七，八，一：电压越下限，强投电容器组；

3)区域五，四，三：电压越上限，强切电容器组；

4)区域六：无功越下限，电压合格，发切电容器组指令；

5)区域二：无功越上限，电压合格，发投电容器组指令。

另外还可以用功率因数判据：

1)L_V+L_ΔU≤U≤H_V-H_ΔU

2)cosf1＜L_PF

3)cosf2＜H_PF

4)I＞L_I

其中，L_V为欠压定值，

      H_V为过压定值，

      L_ΔU为欠压回差，

      H_ΔU为过压回差，

      L_PF为投入定值，

      H_PF为切除定值，

      L_I为欠流定值，

      U、I为实际的电压、电流，

      cosf1为电容投入前的实测功率因数，

      cosf2为当前负荷情况下投入下一级电容后的功率因数的理论计算值。

当满足如下任一条件时，电容切除(Q1：实测的无功功率)

a)U≤L_V或U≥H_V

b)Q1≤0

c)I≤L_I

d)cosf1≥H_PF

当满足如下任一条件时，电容投入功能闭锁(此时可切除电容)

a)L_U＜U＜L_U+L_ΔU

b)H_U＞U＞H_U-H_ΔU    (各参数的意义同上)

电容器强投或强切时不适用于上述条件。

另外还有有载调压判据：

升压的判据如下：

a)80％V＜U＜L_V

b)MAX(I1，I2)＜Id

降压的判据如下：

a)H_V＜U＜120％V

b)MAX(I1，I2)＜Id

I1，I2分别为一、二主变运行电流，

Id为调压闭锁电流定值。

极高的可靠性是本装置的目的之一，可靠性的问题是由于计算机造成的，计算机不同于一般电子电路，在受到干扰时会引起程序混乱，所以计算机设备都有一个“复位”键，在出现“死机”时需手动按一下“复位”键。变电站控制装置若出现“死机”会产生输出继电器误动作，造成事故。传统的解决方法是加强计算机电路与外部电路的隔离，但这不能彻底解决可靠性问题。本产品从理论和实践上解决了所有引起不可靠的原因。

在该装置的控制电路具有极高的抗干扰能力，最大限度地阻止干扰信号进入计算机，装置所有的对外接线端子均可承受上千伏的电压冲击而不影响正常工作。使用了特有的“软件电子狗”电路和容错技术，可以自动发现程序运行错误并瞬间自动复位计算机，彻底解决了“死机”问题，因此本产品没有“复位”键。为了防止电子电路本身损坏后也可能产生输出继电器误动作造成事故的现象，本机装有独有的“硬件电路故障保护电路”，确保微机内任意电路损坏后或“死机”瞬间都不会引发输出误动作。上述技术也是本领于的技术人员所熟悉的，再次就不再一一赘述。

微机控制器采用大屏幕液晶显示器，图形界面，中文显示和操作提示，菜单式选择，六按键操作，使用简单，操作人员无需培训。“傻瓜机”的设计风格，简单、实用的个性。自动运行时完全不需人为干预，出现问题时配置的扬声器会自动语音提示。

控制器显示器的部分工作界面在图6、图7和图8中分别示出，图6所示为控制器的主菜单界面；图7所示为控制器对操作事件的记录界面；图8则是错误提示界面，充分展现了该装置对错误自动检测的功能。

图9所示为该装置配置3路电容组的情况，当然该全自动高压并联电容器自动补偿装置最多可以安装并控制8路电容器组的控制器(未示出)，所用的控制器是电网中用于对并联电容器组、并联电抗器组、变压器有载调压分接开关进行单独控制或综合控制以满足电网无功功率供需平衡，改善供电电压质量，减少电能损耗的自动调节装置。控制装置每路电容器组的投切都是由控制器自动完成，如果控制器设置方式为手动，则可手动进行电容器组的投切动作。一般来说，电容器自动控制装置(控制器11)和电容器柜投切的手动控制按钮都安装在电容器柜组第一台柜的操作面板上，当然该装置是实现全自动化的补偿装置。

上列的详细说明是针对本实用新型的部分可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所做出的等效实施例或变更，例如，等变化的等效性实施例，均应包含于本案的专利范围内。

Claims (6)

1、一种全自动高压并联电容器自动补偿装置，该装置主体为补偿柜，柜体由2个单独的隔室构成，柜体的外壳是选用敷铝锌薄钢板或冷轧钢板经CNC机床多重折边后拼装制成的；柜体的正面有控制器(11)的显示面板，仪表门(13)，柜体门(12)，观察窗(14)和电磁锁(15)；在柜体内部放电线圈与电容器(5)以并联的方式连接；真空接触器(1)、熔断器(3)、电容器(5)和电抗器(10)以串连的方式连接；其特征在于：

控制器(11)通过其采样端口与电压互感器和电流互感器连接；控制器通过其控制端口与控制器自身的继电器连接，继电器的分合控制真空接触器(1)的分合；控制器还通过报警端口与报警***连接。

2、根据权利要求1的全自动高压并联电容器自动补偿装置，其中该装置包括多个控制端口，每个控制端口都连接一个继电器控制一组电容器组(5)的投切。

3、根据权利要求1的全自动高压并联电容器自动补偿装置，其中该装置的控制器(11)可以连接并控制1-8组可以自动投切的电容器组(5)，每一个电容器组都置于单独的柜中，且每个电容器组的容量可以相等或者不相等。

4、根据权利要求1或2的全自动高压并联电容器自动补偿装置，其中控制器(11)通过报警端口输出报警信号，该报警信号是语音或图文显示或开关量。

5、根据权利要求1或2的全自动高压并联电容器自动补偿装置，其中控制器(11)与电网中的变压器有载调压分接开关电气连接。

6、根据权利要求1或2的全自动高压并联电容器自动补偿装置，其中该装置还包括有电容器柜投切的手动控制按钮。

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