[實用新型]一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置

有效

• 申請號: 201020230834.9
• 申請日: 2010-06-13
• 公開（公告）號: CN201733098U
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 周雨華;殷榮中;王軍平
• 申請（專利權）人: 泰州市寶銳石油設備制造有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 泰州地益專利事務所 32108
• 代理人: 王楚云

技術領域

本實用新型屬于電能質量控制技術領域，特別是涉及一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置。主要用于石油鉆機、礦山開采等行業。

背景技術

眾所周知，無功功率及諧波對電力糸統的危害極大，使電網功率因數降低，產生高次諧波，電壓波形畸變，電壓波動，閃變和三相不平衡，造成電能質量下降，網絡損耗增加等不良影響。石油鉆采、礦山開采設備通常工作于公共電網所不及的沙漠、海洋和陸地等環境場合，其中的電站子糸統由數臺柴油發電機組及其相應的控制糸統構成，為石油鉆采、礦山開采設備提供動力電源。因直流電機具有驅動功率大，過載能力強，調速性能好的優點，由此石油鉆機廣泛采用直流電機作為驅動設備。由于直流電機在工作中需進行交直流變換，在交直流變換過程中產生很大的諧波分量，其諧波電流含有率達32％，同時功率因數也很低，功率因數只有0.42-0.63左右，造成大量的能源浪費和電能質量的降低，因此，對石油鉆機電驅動糸統進行諧波濾除和提高功率因數，顯得尤其重要。

傳統的無功功率補償控制器，控制投切回路采用交流接觸器，是一種機械投切方式，其補償控制器動態跟蹤特性差，抗干擾性差，因此控制精度較低，容易產生電火花，無法應用于易燃易爆的場合，同時會降低觸點的工作壽命。

現有無功功率補償控制器，采用固定式電容器與晶閘管控制電抗器方式，存在如下缺點：

1.電容器固定式投入，電容一直處于投入狀態，再利用一組電抗器進行負補償，這種補償方式雖然能提高糸統功率因數，但糸統諧波治理效果差；

2.因電容一直處于投入狀態，控制電抗器的可控硅長期處于未完全導通狀態，這種狀態使糸統功耗大，熱量高；

3、石油鉆機、礦山開采等行業，由于工作環境的復雜多變，經常造成負載的突加或突卸，從而引起由柴油發電機組組成的小電網電壓大幅度波動，導致負載無法正常工作。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有諧波濾除及無功補償裝置技術中的不足，提供“一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置”。該裝置結構設計合理、成本低、使用安全、可靠。采用全數字控制糸統，實現高速在線動態監測，糸統響應時間縮短到20ms，有效濾除4次、5次、7次、11次諧波，諧波電流吸收率大于80％以上；大幅度提高糸統的功率因數，糸統功率因數可達0.93以上，有效降低發電設備和供電線路的損耗；有效改善電能質量，確保糸統的安全、穩定、經濟運行，延長糸統使用壽命。

為了實現上述目的，本實用新型是通過以下技術方案來實現的：一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置，包括有信號采集裝置、人機界面裝置、電抗控制裝置、諧波濾除裝置。所述電抗控制裝置由PID控制器2、保護電路、觸發電路2、晶閘管電路2及電抗回路組成。所述PID控制器2其輸入端通過PID控制器1與電源電流采樣電路電連接、與變壓器電壓采樣電路及反饋電流采樣電路電連接，其反饋電壓采樣電路與采集裝置輸入端電連接，其輸出端依次與保護電路、觸發電路2、晶閘管電路2及電抗回路電連接，其輸出端還與信號采集裝置電連接。

所述諧波濾除裝置由PID控制器1、Q保護電路、觸發電路1、晶閘管電路1及濾波回路組成。所述PID控制器1其輸入端分別與電源電流采樣電路、變壓器電壓采樣電路電連接，其輸出端依次與Q保護電路、觸發電路1、晶閘管電路1及濾波回路電連接，Q保護電路其輸入端還與反饋電流采樣電路電連接。

所述PID控制器包括有信號檢測單元、信號數據處理單元。

所述保護電路包括有裝置保護單元、裝置報警單元及信號檢測單元。所述

保護電路，一路最多保護2路濾波補償回路。

所述觸發電路為每兩個觸發器組成一路觸發電路。所述觸發電路至少設置3路。

所述電抗回路其電抗器組的連接方式為△形接法。

所述濾波回路其電容器組的連接方式包括△形接或Y接法。

本實用新型的工作原理：

本裝置由TSF無源濾波裝置和TCR相控電抗器電路組成，無源濾波補償裝置根據補償容量的大小設計有多條3次濾波支路、4次濾波支路、5次濾波支路、7次濾波支路、11次濾波支路。濾波裝置采用可控硅零電流自動投切方式，采樣信號來自經600/100變壓器變為100V的各變壓器低壓進線鍘總開關A相電流和低壓側B、C相電壓，當變壓器從糸統中吸收的無功電流超過設定值時，由控制器發出觸發信號，由可控硅實現濾波裝置的投入和切除，投入順序為3-4-5-7-11次，切除順序為11-7-5-4-3次。

本實用新型與現有無功補償裝置相比具有如下優點：