專利名稱：基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置及其投切方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償與電力濾波技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于高壓電力系統(tǒng)的基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置及其投切方法。
背景技術(shù)：
對于高壓(例如10_35kV)電力系統(tǒng)，當(dāng)需無功補(bǔ)償容量在大范圍變動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)方案之一是采用“正向工作制”，用6%電抗率的單調(diào)諧支路直接投切到電力系統(tǒng)中，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，但其缺點(diǎn)是投入時(shí)涌流較大、持續(xù)時(shí)間長，甚至?xí)ぐl(fā)諧振。方案之二是采用“反向工作制”，如ZL200820135702.0實(shí)用新型專利所披露的采用基于磁閥式可控電抗器的SVC無功補(bǔ)償方案，它的缺點(diǎn)是當(dāng)需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率很小甚至為0時(shí)，磁閥式可控電抗器吸收的感性無功很大甚至為100%。由于這種電抗器的基本原理是磁飽和電抗器，它是利用過飽和才能得到低阻抗，此時(shí)它的振動(dòng)、噪聲很大、損耗很大且產(chǎn)生較大的諧波電流。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)各種方案的不足，本發(fā)明要解決的問題如何在投切無功補(bǔ)償裝置時(shí)不要產(chǎn)生大的涌流但又能給予電力系統(tǒng)足夠的無功補(bǔ)償功率。為此，本發(fā)明提出一種基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置的投切方法，其中所述無功補(bǔ)償與電力濾波裝置包括電抗器組，所述電抗器組至少由第一電抗器和第二電抗器串聯(lián)組成；還包括濾波電容器，所述電抗器組和濾波電容器串聯(lián)連接組成LC無功補(bǔ)償與電力濾波支路，所述支路通過第一開關(guān)與電力線路連接；其特征在于，還包括旁接在所述第一電抗器上的第二開關(guān)，所述第二開關(guān)的一端接點(diǎn)直接連接到電力線路；投入所述支路時(shí)，首先閉合所述第一開關(guān)使所述支路接于電力線路而所述第二開關(guān)處于斷開狀態(tài)；所述支路的工作電流經(jīng)過延時(shí)緩沖后，閉合所述第二開關(guān)使所述第一電抗器的兩端短路，再經(jīng)過延時(shí)緩沖后切斷所述第一開關(guān)，使所述第一電抗器從所述支路中退出，所述支路變?yōu)橛伤龅诙姼信c濾波電容器串聯(lián)所組成的LC電路并進(jìn)入穩(wěn)定的無功補(bǔ)償狀態(tài)。其中，所述旁接是指如附圖I或圖2所示的連接結(jié)構(gòu)，所述第二開關(guān)的一端接點(diǎn)與所述第一電抗器的一端連接，而所述第二開關(guān)的另一端接點(diǎn)與電力系統(tǒng)的母線連接從而在所述第二開關(guān)合閘時(shí)可以將所述第一電抗器和第一開關(guān)予以旁路(短路)。其中，可以通過控制器(例如功率因數(shù)控制器)自動(dòng)控制所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)的閉合或斷開。一種應(yīng)用于上述方法的基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置，包括電抗器組，所述電抗器組至少由第一電抗器和第二電抗器串聯(lián)組成；還包括濾波電容器，所述電抗器組和濾波電容器串聯(lián)連接組成的LC無功補(bǔ)償與電力濾波支路，所述支路通過第一開關(guān)與電力線路連接；其特征在于，還包括旁接在所述第一電抗器上的第二開關(guān)，所述第二開關(guān)的一端接點(diǎn)直接連接到電力線路。進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，所述第一電抗器的容量小于所述第二電抗器的容量。進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，所述第一電抗器與所述第二電抗器同軸設(shè)置。進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，所述電容器的兩端并聯(lián)有放電線圈。進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，所述支路為三個(gè)，三個(gè)所述支路的一端連接在一起而另一端分別接于電力線路的三個(gè)相線上。 進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，還包括功率因數(shù)控制器，所述功率因數(shù)控制器在檢測到無功補(bǔ)償信號后驅(qū)動(dòng)所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)動(dòng)作。根據(jù)上述技術(shù)方案，當(dāng)要投入無功補(bǔ)償與電力濾波支路時(shí)，先將所述第一開關(guān)閉合，此時(shí)所述無功補(bǔ)償與電力濾波支路由所述第一電抗器、所述第二電抗器所組成的初始電感和濾波電容器串聯(lián)組成，所述支路的電抗率XKl (%)較大例如XK1(%) = 12(%)],所述支路在投入時(shí)的沖擊電流就較?。唤?jīng)過較短時(shí)間的延時(shí)緩沖，所述支路的工作電流趨于穩(wěn)定，此時(shí)再將所述第二開關(guān)閉合，使所述第一電抗器短路，由于所述第一電感與所述第二電感之間即使存在互感但互感也較小，所述第一電抗器中只流過極小的短路電流，再經(jīng)過較短時(shí)間的延時(shí)緩沖，將所述第一開關(guān)斷開，此時(shí)所述支路變?yōu)橛傻诙娍蛊髋c所述濾波電容器串聯(lián)而組成，其電抗率XK2(%)只有XK1(%) —半左右例如XK2(%) =6(%)],所述支路進(jìn)入穩(wěn)定的無功補(bǔ)償工作狀態(tài)。由于所述支路在轉(zhuǎn)換過程中始終沒有從電網(wǎng)中斷開，只是串聯(lián)的電感由較大值變?yōu)檩^小值，因而轉(zhuǎn)換過程中沖擊電流(涌流)小。根據(jù)上述技術(shù)方案，當(dāng)需要將無功補(bǔ)償與電力濾波支路脫離電力線路時(shí)，用相反程序的操作，即，首先閉合所述第一開關(guān)，所述支路的工作電流經(jīng)過延時(shí)緩沖后再切斷所述第二開關(guān)使所述第一電抗器投入工作，再經(jīng)過延時(shí)緩沖后切斷所述第一開關(guān)，使所述支路完全脫離電力線路。這樣切斷所述支路過程中也不會(huì)對電力線路造成大電流的沖擊，而且還可以利用所述第一開關(guān)或所述第二開關(guān)的投切過程自動(dòng)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償量。當(dāng)然也可以直接首先切斷所述第二開關(guān)使所述支路直接從電力線路中脫離。根據(jù)上述技術(shù)方案，所述支路可以為幾支并同時(shí)接入電力線路同一相線中，需要多少無功就投多少條支路；或分別地接入不同相的相線中。由于本發(fā)明具有上述特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用到電力系統(tǒng)特別是高壓系統(tǒng)的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置及其投切方法中。


圖I是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的一個(gè)支路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的三個(gè)支路分別接于三相線路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置，包括電抗器組，所述電抗器L組由第一電抗器LI和第二電抗器L2前后串聯(lián)組成；還包括濾波電容器C，所述電抗器組L和濾波電容器C串聯(lián)連接組成的LC無功補(bǔ)償與電力濾波支路，所述支路通過第一開關(guān)KMl與電力線路的A相連接，所述濾波電容C的兩端還并聯(lián)有放電線圈Lf。所述第一電抗器LI和第二電抗器L2為空心電感并同軸疊放，兩者之間互感M較小(一般互感M為較大電感值的10 % )。當(dāng)然所述第一電抗器LI和第二電抗器L2也可以為完全分離的兩個(gè)各自獨(dú)立的電抗器，但采用同軸電抗結(jié)構(gòu)的成本低。還包括第二開關(guān)KM2，所述第二開關(guān)KM2的一端接點(diǎn)直接連接到電力線路的A相，另一端點(diǎn)接在所述第一電抗器LI與所述第二電抗器L2之間的接點(diǎn)位置a，這樣所述第二開關(guān)KM2構(gòu)成對所述第一電抗器LI的旁接結(jié)構(gòu)。全部卸載時(shí)所述第一開關(guān)KMl和所述第二開關(guān)KM2處于斷開狀態(tài)。 還包括功率因數(shù)控制器K，所述功率因數(shù)控制器K檢測到線路需要無功補(bǔ)償時(shí)，利用PLC控制自動(dòng)發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)所述第一開關(guān)KMl和所述第二開關(guān)KM2順序動(dòng)作。當(dāng)要求所述支路投入時(shí)，功率因數(shù)控制器K發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)所述第一開關(guān)KMl閉合，此時(shí)所述支路的電抗率XKl (% )由初始電感L12(L12 = L1+L2+2M, M為LI與L2間的互感)和濾波電容器C的電容確定，例如XKl (% ) = 12(% )，投入時(shí)沖擊電流很小，當(dāng)所述第一開關(guān)KMl閉合延時(shí)緩沖的時(shí)間經(jīng)過t I秒使所述支路的電流趨于穩(wěn)定或完全穩(wěn)定后(例如tl = 30秒)后，再閉合所述第二開關(guān)KM2，將所述第一電抗器LI短路(旁路)，在所述第一電抗器LI中流過由所述第二電抗器L2和M確定的不大的短路電流，所述支路經(jīng)過t2秒電流趨于穩(wěn)定或完全穩(wěn)定后(例如t2 = 10秒)后，所述第一開關(guān)KMl斷開所述第一電抗器LI，此時(shí)所述支路由所述第二電抗器KM2和濾波電容器C串聯(lián)而成，其電抗率為XK2 (% )，例如XK2 (% ) = 6 (% )，所述支路進(jìn)入穩(wěn)定的無功補(bǔ)償運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)要求所述支路從電抗率為XK2 (% )的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)(例如XK2 (% ) = 6 (% ))退出電網(wǎng)時(shí)，功率因數(shù)控制器K發(fā)出指令，所述第二開關(guān)KM2斷開，所述支路退出補(bǔ)償。也可以是，先閉合所述第一開關(guān)KM1，在經(jīng)過延時(shí)緩沖后斷開所述第二開關(guān)KM2，再經(jīng)過延時(shí)緩沖后，最后斷開所述第一開關(guān)KM1。其次，根據(jù)功率因數(shù)控制器K發(fā)出指令，所述支路可在投入和退出之間轉(zhuǎn)換，在相應(yīng)的投入過程中所述支路的電抗率開始時(shí)為XKl (% )(較大)，經(jīng)過較小的延時(shí)，其電抗率變?yōu)閄K2(% )(較小)，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，這樣還可以不斷調(diào)整所述支路向電力線路輸送的無功功率。其中由于所述第一電抗器LI是短時(shí)工作制，可以將其容量設(shè)計(jì)很小，至少小于所述第二電抗器KM2的容量，為此成本很低。對于所述支路的電抗率XK2(% )，可以根據(jù)濾波的要求來確定，例如要削弱三相電力系統(tǒng)的5、7次諧波，可選用XK2(% ) = 6%左右，要削弱單相電力系統(tǒng)的3次諧波，可選用XK2(%) =12%左右。對于多條支路還可設(shè)置不同的電抗率，以濾除不同次數(shù)諧波。如圖2所示，是三支所述支路應(yīng)用于三相電力線路的結(jié)構(gòu)示意圖。其中所述第一開關(guān)KMl或所述第二開關(guān)KM2分別為同軸的三相開關(guān)，三支所述支路的尾端0連接在一起，另外一端分別接在電力線路的A相、B相和C相線路中。本發(fā)明不僅局限于上述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實(shí)施方式
實(shí)施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置的投切方法，其中所述無功補(bǔ)償與電力濾波裝置包括電抗器組，所述電抗器組至少由第一電抗器和第二電抗器串聯(lián)組成；還包括濾波電容器，所述電抗器組和濾波電容器串聯(lián)連接組成LC無功補(bǔ)償與電力濾波支路，所述支路通過第一開關(guān)與電力線路連接；其特征在于，還包括旁接在所述第一電抗器上的第二開關(guān)，所述第二開關(guān)的一端接點(diǎn)直接連接到電力線路；投入所述支路時(shí)，首先閉合所述第一開關(guān)使所述支路接于電力線路而所述第二開關(guān)處于斷開狀態(tài)；所述支路的工作電流經(jīng)過延時(shí)緩沖后，閉合所述第二 開關(guān)使所述第一電抗器的兩端短路，再經(jīng)過延時(shí)緩沖后切斷所述第一開關(guān)，使所述第一電抗器從所述支路中退出，所述支路變?yōu)橛伤龅诙姼信c濾波電容器串聯(lián)所組成的LC電路并進(jìn)入穩(wěn)定的無功補(bǔ)償狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置的投切方法，其特征在于，在切斷所述支路時(shí)，首先閉合所述第一開關(guān)，所述支路的工作電流經(jīng)過延時(shí)緩沖后再切斷所述第二開關(guān)使所述第一電抗器投入工作，再經(jīng)過延時(shí)緩沖后切斷所述第一開關(guān)，使所述支路完全脫離電力線路。
3.一種應(yīng)用于權(quán)利要求I或2所述方法的基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置，包括電抗器組，所述電抗器組至少由第一電抗器和第二電抗器串聯(lián)組成；還包括濾波電容器，所述電抗器組和濾波電容器串聯(lián)連接組成的LC無功補(bǔ)償與電力濾波支路，所述支路通過第一開關(guān)與電力線路連接；其特征在于，還包括旁接在所述第一電抗器上的第二開關(guān)，所述第二開關(guān)的一端接點(diǎn)直接連接到電力線路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置，其特征在于，所述第一電抗器的容量小于所述第二電抗器的容量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置，其特征在于，所述第一電抗器與所述第二電抗器同軸設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置，其特征在于，所述電容器的兩端并聯(lián)有放電線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5或6所述的基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置，其特征在于，所述支路為三個(gè)，三個(gè)所述支路的一端連接在一起而另一端分別接于電力線路的三個(gè)相線上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于兩級電感的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置，其特征在于，還包括功率因數(shù)控制器，所述功率因數(shù)控制器在檢測到無功補(bǔ)償信號后驅(qū)動(dòng)所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)動(dòng)作。
全文摘要
一種基于兩級電感的無功補(bǔ)償與濾波裝置及其投切方法，包括電抗器組、濾波電容器、旁接在第一電抗器上的第二開關(guān)，電抗器組和濾波電容器串聯(lián)連接并通過第一開關(guān)與電力線路連接，第二開關(guān)的一端接點(diǎn)直接連接到電力線路。投入支路時(shí)，首先閉合第一開關(guān)使支路接于電力線路而第二開關(guān)處于斷開狀態(tài)；支路的工作電流經(jīng)過延時(shí)緩沖后，閉合第二開關(guān)使第一電抗器的兩端短路，再經(jīng)過延時(shí)緩沖后切斷第一開關(guān)，使第一電抗器從支路中退出，支路變?yōu)橛傻诙姼信c濾波電容器串聯(lián)所組成的LC電路并進(jìn)入穩(wěn)定的無功補(bǔ)償狀態(tài)。本發(fā)明可以應(yīng)用到電力系統(tǒng)特別是高壓系統(tǒng)的無功補(bǔ)償與電力濾波裝置及其投切方法中。
文檔編號H02J3/18GK102624009SQ20121010665
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者何關(guān)金, 歐陽宗全, 肖俊承, 陳喬夫 申請人:伊戈?duì)栯姎夤煞萦邢薰?br>