專利名稱：礦用無功功率自動補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種煤礦井下供電系統(tǒng)的無功功率補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
目前，在煤礦井下1140V、660V的供電系統(tǒng)中，供電線路距離遠(yuǎn)，變壓器損耗大，用電負(fù)荷變化頻繁，功率因數(shù)低。專利號是ZL03260371.1的專利公開一種《隔爆型智能功率因數(shù)自動補(bǔ)償裝置》，它是將若干組電力電容器裝在一個隔爆殼體內(nèi)，用于對煤礦井下供電系統(tǒng)進(jìn)行集中式無功功率自動補(bǔ)償。但是當(dāng)把電力電容器組投入運行的一瞬間，會產(chǎn)生很大的浪涌電流，嚴(yán)重影響供電系統(tǒng)的安全和井下用電設(shè)備的正常使用。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種礦用無功功率自動補(bǔ)償裝置，以克服已有技術(shù)在進(jìn)行無功功率補(bǔ)償時投入電容器組的瞬間會產(chǎn)生浪涌電流的缺陷。本實用新型的技術(shù)方案是它由電流互感器2、電壓互感器3、無功功率補(bǔ)償控制器4、PLC控制器5、驅(qū)動電路6、相同的N個電容器組7、一號切換電路8-1至N號切換電路8-N、電抗器9和輔助真空接觸器FJ-1組成，電流互感器2和電壓互感器3的輸出端分別連接在無功功率補(bǔ)償控制器4的兩個輸入端上，無功功率補(bǔ)償控制器4的輸出端連接PLC控制器5的輸入端，PLC控制器5的輸出端連接驅(qū)動電路6的輸入端，一號切換電路8-1至N號切換電路8-N中每個切換電路的受控端分別連接在驅(qū)動電路6的一個輸出端上以獲得控制信號，一號切換電路8-1至N號切換電路8-N中每個切換電路的輸入端分別連接一個電容器組7以接受無功補(bǔ)償，一號切換電路8-1至N號切換電路8-N中每個切換電路的一個輸出端連接電抗器9的輸入端，電抗器9的輸出端連接輔助真空接觸器FJ-1的一端，輔助真空接觸器FJ-1的受控端連接在驅(qū)動電路6的輸出端6-1上。
本實用新型的無功功率補(bǔ)償裝置工作時，一號切換電路8-1至N號切換電路8-N中每個切換電路的另一個輸出端連接在煤礦井下供電線路1中，電抗器9的輸出端也連接在煤礦井下供電線路1中，電流互感器2和電壓互感器3的輸入端連接在煤礦井下供電線路1上，無功功率補(bǔ)償控制器4計算供電系統(tǒng)中的功率因數(shù)，如果功率因數(shù)低于設(shè)定的數(shù)值，無功功率補(bǔ)償控制器4發(fā)出進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?，PLC控制器5接到信號后，先通過相應(yīng)的切換電路把某個電容器組7與電抗器串聯(lián)后接入煤礦井下供電線路1，電容器組7接入的瞬間電抗器9制約了浪涌電流的產(chǎn)生，接著，在PLC控制器5的控制下，切換電路和輔助真空接觸器FJ-1把電抗器9切換掉，電容器組7直接接入煤礦井下供電線路1，對供電系統(tǒng)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。當(dāng)功率因數(shù)高于設(shè)定的數(shù)值后，無功功率補(bǔ)償控制器4發(fā)出停止無功補(bǔ)償?shù)男盘?，在PLC控制器5的控制下，切換電路把電容器組7從煤礦井下供電線路1中切換掉。本實用新型的積極效果是通過對煤礦井下的1140V/660V供電系統(tǒng)頻繁變化的無功功率及時跟蹤，自動投切電容器組對供電系統(tǒng)的無功功率進(jìn)行集中補(bǔ)償，使供電系統(tǒng)的功率因數(shù)達(dá)到0.95以上。在投切電容器組的過程中，投入無涌流，消除了浪涌電流對煤礦井下安全生產(chǎn)的隱患。本實用新型設(shè)計合理、工作可靠，具有較大推廣價值。


圖1是本實用新型實施方式一連接在煤礦井下供電線路中的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是實施方式二中電流互感器2、電壓互感器3、無功功率補(bǔ)償控制器4、PLC控制器5和驅(qū)動電路6的電路圖，圖3是實施方式二中電容器組7、切換電路、輔助真空接觸器FJ-1和電抗器9的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結(jié)合圖1具體說明本實施方式。它由電流互感器2、電壓互感器3、無功功率補(bǔ)償控制器4、PLC控制器5、驅(qū)動電路6、相同的N個電容器組7、一號切換電路8-1至N號切換電路8-N、電抗器9和輔助真空接觸器FJ-1組成，電流互感器2和電壓互感器3的輸出端分別連接在無功功率補(bǔ)償控制器4的兩個輸入端上，無功功率補(bǔ)償控制器4的輸出端連接PLC控制器5的輸入端，PLC控制器5的輸出端連接驅(qū)動電路6的輸入端，一號切換電路8-1至N號切換電路8-N中每個切換電路的受控端分別連接在驅(qū)動電路6的一個輸出端上以獲得控制信號，一號切換電路8-1至N號切換電路8-N中每個切換電路的輸入端分別連接一個電容器組7以接受無功補(bǔ)償，一號切換電路8-1至N號切換電路8-N中每個切換電路的一個輸出端連接電抗器9的輸入端，電抗器9的輸出端連接輔助真空接觸器FJ-1的一端，輔助真空接觸器FJ-1的受控端連接在驅(qū)動電路6的輸出端6-1上。無功功率補(bǔ)償控制器4選用清華電子工程有限公司制造的JKW1A-12型無功功率補(bǔ)償控制器。該無功功率補(bǔ)償控制器采用PHLIPS內(nèi)核技術(shù)，以無功功率為取樣物理量，對欲補(bǔ)償?shù)木鹿╇娤到y(tǒng)的無功進(jìn)行偽隨機(jī)數(shù)值取樣及智能算法控制。根據(jù)功率因數(shù)滯后或者超前，給出控制信號(高電平有效)。該無功功率補(bǔ)償控制器可以智能排對及自動開除已經(jīng)損壞的電容器組，對電容器組先投入，先切除。該無功功率補(bǔ)償控制器有11種電參數(shù)顯示功率因數(shù)、電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、無功門限、電壓門限、延時時間及電流互感比。
具體實施方式
二下面結(jié)合圖2和圖3具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同點是它還包括隔離開關(guān)GK，隔離開關(guān)GK的U相、V相和W相接線柱分別連接在煤礦井下供電線路的A相、B相和C相電路中，電流互感器2的原邊串接在C相電路上，電流互感器2的二次側(cè)分別連接在無功功率補(bǔ)償控制器4的電流信號輸入端in和out上，電壓互感器3原邊的兩端分別連接在隔離開關(guān)GK的U相、V相的動端觸頭上，電壓互感器3副邊的兩端分別連接在無功功率補(bǔ)償控制器4的電壓信號輸入端Uin和Uout，無功功率補(bǔ)償控制器4的接線端1#至接線端8#分別連接在PLC控制器5的接線端1#至接線端8#上，無功功率補(bǔ)償控制4通過對電流互感器2和電壓互感器3輸出的電壓和電流信號進(jìn)行計算，當(dāng)供電線路的功率因數(shù)低于無功功率補(bǔ)償控制4中的設(shè)定值，則向PLC控制器5的接線端1#至接線端8#中的某一個輸出高電平信號，否則輸出低電平信號。驅(qū)動電路6由固態(tài)繼電器JGX、變壓器Ea、一號主接觸器線圈CJ1至八號主接觸器線圈CJ8、一號輔助接觸器CJ-1至八號輔助接觸器CJ-8、一號轉(zhuǎn)換接觸器線圈ZC1至八號轉(zhuǎn)換接觸器線圈ZC8、一號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-1至八號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-8、線圈FJ和輔助接觸器FJ-2組成，變壓器Ea原邊的兩端分別連接隔離開關(guān)GK的U相、V相的動端觸頭上，變壓器Ea副邊的一端連接PLC控制器5的接線端Ua和固態(tài)繼電器JGX的一端，固態(tài)繼電器JGX的兩個控制極分別連接PLC控制器5的接線端COTR-和接線端COTR+，固態(tài)繼電器JGX的另一端連接線圈FJ的一端，PLC控制器5的接線端1ZC至接線端8ZC分別連接一號轉(zhuǎn)換接觸器線圈ZC1至八號轉(zhuǎn)換接觸器線圈ZC8的一端，PLC控制器5的接線端1CJ至接線端8CJ分別連接一號主接觸器線圈CJ1至八號主接觸器線圈CJ8的一端，一號主接觸器線圈CJ1的另一端連接一號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-1的靜觸頭和一號輔助接觸器CJ-1的靜觸頭，二號主接觸器線圈CJ2的另一端連二號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-2的靜觸頭和二號輔助接觸器CJ-2的靜觸頭，三號主接觸器線圈CJ3的另一端連接三號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-3的靜觸頭和三號輔助接觸器CJ-3的靜觸頭，四號主接觸器線圈CJ4的另一端連接四號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-4的靜觸頭和四號輔助接觸器CJ-4的靜觸頭，五號主接觸器線圈CJ5的另一端連接五號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-5的靜觸頭和五號輔助接觸器CJ-5的靜觸頭，六號主接觸器線圈CJ6的另一端連接六號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-6的靜觸頭和六號輔助接觸器CJ-6的靜觸頭，七號主接觸器線圈CJ7的另一端連接七號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-7的靜觸頭和七號輔助接觸器CJ-7的靜觸頭，八號主接觸器線圈CJ8的另一端連接八號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-8的靜觸頭和八號輔助接觸器CJ-8的靜觸頭，一號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-1至八號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-8的動觸頭連接輔助接觸器FJ-2的靜觸頭，輔助接觸器FJ-2的動觸頭連接一號輔助接觸器CJ-1至八號輔助接觸器CJ-8的動觸頭、一號轉(zhuǎn)換接觸器線圈ZC1至八號轉(zhuǎn)換接觸器線圈ZC8的另一端、線圈FJ的另一端和變壓器Ea副邊的另一端。
電容器組7選用八個，分別與一號切換電路8-1至八號切換電路8-8相連接，一號切換電路8-1由一號主接觸器1-CJ和一號切換接觸器1-ZC組成，二號切換電路8-2由二號主接觸器2-CJ和二號切換接觸器2-ZC組成，三號切換電路8-3由三號主接觸器3-CJ和三號切換接觸器3-ZC組成，四號切換電路8-4由四號主接觸器4-CJ和四號切換接觸器4-ZC組成，五號切換電路8-5由五號主接觸器5-CJ和五號切換接觸器5-ZC組成，六號切換電路8-6由六號主接觸器6-CJ和六號切換接觸器6-ZC組成，七號切換電路8-7由七號主接觸器7-CJ和七號切換接觸器7-ZC組成，八號切換電路8-8由八號主接觸器8-CJ和八號切換接觸器8-ZC組成，一號主接觸器1-CJ至八號主接觸器8-CJ、一號切換接觸器1ZC至八號切換接觸器8ZC和輔助真空接觸器FJ-1都是三相真空接觸器，充分利用真空接觸器的開斷無弧光及接通后的低功耗特性，防止引燃煤礦井下的易燃、易爆氣體。輔助真空接觸器FJ-1和一號主接觸器1-CJ至八號主接觸器8-CJ的三相靜觸頭分別連接在隔離開關(guān)GK的U相、V相和W相的動端觸頭上，輔助真空接觸器FJ-1的三相動觸頭分別連接電抗器9的第一線圈L1、第二線圈L2和第三線圈L3的一端，電抗器9的第一線圈L1、第二線圈L2和第三線圈L3的另一端分別連接在一號切換接觸器1-ZC至八號切換接觸器8-ZC的三相靜觸頭上，一號切換接觸器1-ZC的三相動觸頭分別連接一號主接觸器1-CJ的三相動觸頭和一個電容器組7的三個接線端，二號切換接觸器2-ZC的三相動觸頭分別連接二號主接觸器2-CJ的三相動觸頭和一個電容器組7的三個接線端，三號切換接觸器3-ZC的三相動觸頭分別連接三號主接觸器3-CJ的三相動觸頭和一個電容器組7的三個接線端，四號切換接觸器4-ZC的三相動觸頭分別連接四號主接觸器1-CJ的三相動觸頭和一個電容器組7的三個接線端，五號切換接觸器5-ZC的三相動觸頭分別連接五號主接觸器5-CJ的三相動觸頭和一個電容器組7的三個接線端，六號切換接觸器6-ZC的三相動觸頭分別連接六號主接觸器6-CJ的三相動觸頭和一個電容器組7的三個接線端，七號切換接觸器7-ZC的三相動觸頭分別連接七號主接觸器7-CJ的三相動觸頭和一個電容器組7的三個接線端，八號切換接觸器8-ZC的三相動觸頭分別連接八號主接觸器8-CJ的三相動觸頭和一個電容器組7的三個接線端。每個電容器組7都由三個相同的電容三角形連接組成。
當(dāng)PLC控制器5的某一路輸入信號為高電平時，如接線端1#輸入信號為高電平時，PLC控制器5的接線端COTR一和接線端COTR+輸出控制信號，允許固態(tài)繼電器JGX導(dǎo)通，線圈FJ得電，線圈FJ所控制的輔助接觸器FJ-2和輔助真空接觸器FJ-1閉合導(dǎo)通，PLC控制器5在內(nèi)部電路中把接線端U a與接線端1ZC接通，使一號轉(zhuǎn)換接觸器線圈ZC1得電，一號轉(zhuǎn)換接觸器線圈ZC1所控制的一號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-1和一號切換接觸器1-ZC閉合導(dǎo)通，一個電容器組7在電抗器9抑制涌流的條件下接入供電線路，進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。經(jīng)過一段時間，比如100毫秒后，PLC控制器5在內(nèi)部電路中把接線端U a與接線端1CJ接通，一號主接觸器線圈CJ1得電，使一號主接觸器線圈CJ1所控制的一號主接觸器1-CJ和一號輔助接觸器CJ-1閉合導(dǎo)通，再經(jīng)過一段時間，比如100毫秒后，PLC控制器5發(fā)出信號，使固態(tài)繼電器JGX斷開，從而使輔助接觸器FJ-2和輔助真空接觸器FJ-1斷開，一號轉(zhuǎn)換接觸器線圈ZC1失電使一號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-1和一號切換接觸器1-ZC斷開，該路電容器組完成投入過程，正常運行，電抗器9退出。當(dāng)PLC控制器5的該路輸入信號為低電平時，該路電容器組7退出運行，完成該回路電容器組的一個循環(huán)投切，以此類推，其它各路驅(qū)動電路的分電路和相應(yīng)的切換電路的工作方式與此相同。本實施方式選用了八個電容器組，實際制造本實用新型的裝置時既可以少于八個，也可以多于八個，單純數(shù)量上的改變也落入本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。本實用新型投入電容器組時串聯(lián)電抗器，正常運行時切換掉電抗器，避免了電抗器在電容器組正常運行過程中所產(chǎn)生的高溫。無功功率補(bǔ)償控制器4通過循環(huán)方式控制每個電容器組的投入或切除，對供電系統(tǒng)的無功功率進(jìn)行集中補(bǔ)償。一號主接觸器線圈CJ1得電則一號輔助接觸器CJ-1和一號主接觸器1-CJ閉合導(dǎo)通，其它主接觸器線圈與輔助接觸器和主接觸器的控制方式與此相同。一號轉(zhuǎn)換接觸器線圈ZC1得電則一號轉(zhuǎn)換輔助接觸器ZC-1和一號切換接觸器1-ZC閉合導(dǎo)通，其它轉(zhuǎn)換接觸器線圈與轉(zhuǎn)換輔助接觸器和切換接觸器的控制方式與此相同。線圈FJ得電則輔助接觸器FJ-2和輔助真空接觸器FJ-1閉合導(dǎo)通。
權(quán)利要求1.礦用無功功率自動補(bǔ)償裝置，其特征在于它由電流互感器(2)、電壓互感器(3)、無功功率補(bǔ)償控制器(4)、PLC控制器(5)、驅(qū)動電路(6)、相同的N個電容器組(7)、一號切換電路(8-1)至N號切換電路(8-N)、電抗器(9)和輔助真空接觸器(FJ-1)組成，電流互感器(2)和電壓互感器(3)的輸出端分別連接在無功功率補(bǔ)償控制器(4)的兩個輸入端上，無功功率補(bǔ)償控制器(4)的輸出端連接PLC控制器(5)的輸入端，PLC控制器(5)的輸出端連接驅(qū)動電路(6)的輸入端，一號切換電路(8-1)至N號切換電路(8-N)中每個切換電路的受控端分別連接在驅(qū)動電路(6)的一個輸出端上以獲得控制信號，一號切換電路(8-1)至N號切換電路(8-N)中每個切換電路的輸入端分別連接一個電容器組(7)以接受無功補(bǔ)償，一號切換電路(8-1)至N號切換電路(8-N)中每個切換電路的一個輸出端連接電抗器(9)的輸入端，電抗器(9)的輸出端連接輔助真空接觸器(FJ-1)的一端，輔助真空接觸器(FJ-1)的受控端連接在驅(qū)動電路(6)的輸出端(6-1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用無功功率自動補(bǔ)償裝置，其特征在于電容器組(7)選用八個，分別與一號切換電路(8-1)至八號切換電路(8-8)相連接，一號切換電路(8-1)由一號主接觸器(1-CJ)和一號切換接觸器(1-ZC)組成，二號切換電路(8-2)由二號主接觸器(2-CJ)和二號切換接觸器(2-ZC)組成，三號切換電路(8-3)由三號主接觸器(3-CJ)和三號切換接觸器(3-ZC)組成，四號切換電路(8-4)由四號主接觸器(4-CJ)和四號切換接觸器(4-ZC)組成，五號切換電路(8-5)由五號主接觸器(5-CJ)和五號切換接觸器(5-ZC)組成，六號切換電路(8-6)由六號主接觸器(6-CJ)和六號切換接觸器(6-ZC)組成，七號切換電路(8-7)由七號主接觸器(7-CJ)和七號切換接觸器(7-ZC)組成，八號切換電路(8-8)由八號主接觸器(8-CJ)和八號切換接觸器(8-ZC)組成，一號主接觸器(1-CJ)至八號主接觸器(8-CJ)、一號切換接觸器(1ZC)至八號切換接觸器(8ZC)和輔助真空接觸器(FJ-1)都是三相真空接觸器，輔助真空接觸器(FJ-1)的三相動觸頭分別連接電抗器(9)的第一線圈(L1)、第二線圈(L2)和第三線圈(L3)的一端，電抗器(9)的第一線圈(L1)、第二線圈(L2)和第三線圈(L3)的另一端分別連接在一號切換接觸器(1-ZC)至八號切換接觸器(8-ZC)的三相靜觸頭上，一號切換接觸器(1-ZC)的三相動觸頭分別連接一號主接觸器(1-CJ)的三相動觸頭和一個電容器組(7)的三個接線端，二號切換接觸器(2-ZC)的三相動觸頭分別連接二號主接觸器(2-CJ)的三相動觸頭和一個電容器組(7)的三個接線端，三號切換接觸器(3-ZC)的三相動觸頭分別連接三號主接觸器(3-CJ)的三相動觸頭和一個電容器組(7)的三個接線端，四號切換接觸器(4-ZC)的三相動觸頭分別連接四號主接觸器(1-CJ)的三相動觸頭和一個電容器組(7)的三個接線端，五號切換接觸器(5-ZC)的三相動觸頭分別連接五號主接觸器(5-CJ)的三相動觸頭和一個電容器組(7)的三個接線端，六號切換接觸器(6-ZC)的三相動觸頭分別連接六號主接觸器(6-CJ)的三相動觸頭和一個電容器組(7)的三個接線端，七號切換接觸器(7-ZC)的三相動觸頭分別連接七號主接觸器(7-CJ)的三相動觸頭和一個電容器組(7)的三個接線端，八號切換接觸器(8-ZC)的三相動觸頭分別連接八號主接觸器(8-CJ)的三相動觸頭和一個電容器組(7)的三個接線端。
專利摘要礦用無功功率自動補(bǔ)償裝置，它涉及一種煤礦井下供電系統(tǒng)的無功功率補(bǔ)償裝置。它由電流互感器2、電壓互感器3、無功功率補(bǔ)償控制器4、PLC控制器5、驅(qū)動電路6、電容器組7、切換電路、電抗器9和輔助真空接觸器組成，2和3的輸出端連接在4的輸入端上，4的輸出端連接5的輸入端，5的輸出端連接6的輸入端，切換電路的受控端分別連接在6的一個輸出端上以獲得控制信號，每個切換電路的輸入端分別連接一個7以接受無功補(bǔ)償，每個切換電路的一個輸出端連接9的輸入端，9的輸出端連接輔助真空接觸器的一端，輔助真空接觸器的受控端連接在6的輸出端上。7投入的瞬間串接9而正常運行時切換掉9，抑制了投入電容器組瞬間產(chǎn)生的浪涌電流。
文檔編號H02J3/18GK2812373SQ20052002136
公開日2006年8月30日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月4日
發(fā)明者姜平 申請人:姜平