[發明專利]低壓配網電能質量綜合治理裝置

無效

• 申請號: 201210281870.1
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN102810864A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 周先平;周明星;湯迎春;孫偉君;吳世華;王勝武;阮雄偉;任喬林;肖俊蘭;楊立軍;王艷;邱凌;周文俊;喻劍輝;戴兵;廖文;王亮;竇佳
• 申請（專利權）人: 湖北省電力公司孝感供電公司;武漢水院電氣有限責任公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18;H02H9/04
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 王和平;余麗霞

技術領域

本發明涉及電力系統電力電子技術領域，具體涉及低壓配電網中具有零序濾波、無功補償、低壓防雷功能的低壓配網電能質量綜合治理裝置。

技術背景

在低壓配電網系統中，三相四線制供電方式是最主要的供電方式。隨著城市化的快速發展，出現了大量的大型商廈和寫字樓，在這些建筑中存在著大量的個人計算機等辦公自動化設備、變頻空調等家用電器、照明電源及不間斷電源等。這些設備都會在電網中產生大量的零序諧波電流，即使它們的單臺功率較小，但因其總數龐大，所帶來的諧波污染是極其嚴重的。零序諧波電流，特別是三次諧波電流在中線上會相互疊加，使得中線電流中的諧波狀況異常嚴重。電力系統諧波一方面使得中性線中的電流大大超過了它的設計值，造成中線故障；另一方面還會使得公用配電變壓器噪聲和有功損耗增加，加速絕緣老化，使故障隱患增大。電力系統諧波同時還會影響電網的電壓質量，諧波電流流過系統阻抗時會產生諧波電壓降，從而使電壓波形發生畸變，進而影響其它用戶的電力設備，并且諧波電流與各次諧波電壓還會形成諧波有功和諧波無功，占用電力線路和電力設備的容量，降低供電系統的功率因素，同時隨著電力電子技術發展和電力電子產品推廣應用，配電網系統中不斷出現大量諧波，對系統造成的危害逐年增加。?

在配電網線路中安裝無功補償電容器是補償無功功率的重要手段，其中用接觸器投切電力電容器，去補償用戶無功功率，得到了普及。但是由于接觸器投切電力電容器時，由于合閘涌流和關斷過電壓的存在，現在已經不合適宜了；并且在配電網線路中，由于諧波的存在，當諧波作用于電力電容器時，一方面，將造成電力電容器的諧波過電流、過電壓和過負荷，引發電力電容器局部放電強度增大、絕緣老化、溫度升高而過熱，縮短電力電容器壽命和極板的機械諧波，導致電力電容器損壞；另一方面，電力電容器在諧波的作用下，將造成諧波諧振和諧波放大，給電網和電力電容器造成危害，進而降低了電力電子設備的使用壽命，嚴重時將毀壞整個電力電子設備。因此，在補償電網無功功率的同時，抑制電網諧波也是無功補償裝置必需實現的一個重要功能。

另外，隨著極端氣候的頻繁出現，雷電活動頻繁，以及用戶操作過電壓等，低壓配電網的二次防雷任務也相當重要。伴隨雷電所產生的雷電電磁脈沖以及開關動作或接地短路等故障造成的過電壓、過電流對電子設備將產生嚴重的危害。這也說明，單靠傳統的避雷針、避雷帶等外部避雷設施已不足以防護雷電、操作過電壓對電子設備的沖擊。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的缺陷，提供一種集成零序濾波、無功補償、低壓防雷三大功能為一體，將注入低壓配網系統側的零序諧波電流最大限度減小，并能夠針對配電網無功變化的跟蹤快速響應，實現實時動態無功補償，同時通過結合二次防雷技術提高低壓配電網中的各類裝置可靠性，優化配電網的電能質量的低壓配網電能質量綜合治理裝置。

為了實現上述目的，本發明提供的低壓配網電能質量綜合治理裝置，包括零序濾波電抗器，通過連接變壓器接入配電網，用于對配電網中產生的零序電流進行濾波；無功補償模塊，通過連接變壓器接入配電網，用于對配電網中的無功功率進行補償；以及，分別連接在變壓器與大地之間、所述零序濾波電抗器與大地之間、所述無功補償模塊與大地之間的低壓防雷模塊，用于將雷電流泄入大地，保護配電網中設備不受雷電沖擊。

進一步地，所述零序濾波電抗器包括三根平行設置的鐵心柱，所述三根鐵心柱在空間中呈品字形布置，三根鐵心柱的中心點連線在同一平面上并且為等邊三角形，每根鐵心柱上設有兩組匝數相同的繞組，三根鐵心中柱每根鐵心柱上的兩組繞組順次反極性連接。

進一步地，所述無功補償模塊包括用于采集配電網無功電流數據的電流互感器，以及控制器、二極管、可控硅和電容器組，所述電流互感器的一次側與配電網輸電線路連接，所述電流互感器的二次側與控制器，所述控制器與可控硅的觸發端連接，所述可控硅與二極管反向并聯，所述電容器組與所述二極管的陰極連接。

再進一步地，所述控制器包括測量單元、同步觸發單元和推動單元，所述測量單元的輸入端與電流互感器的二次側連接，所述測量單元的輸出端與同步觸發單元的輸入端連接，所述同步觸發單元的輸出端與推動單元的輸入端連接，所述推動單元的輸出端與可控硅的觸發端連接。

更進一步地，所述測量單元包括與所述電流互感器的二次側連接輸出端連接的運算放大器、與運算放大器輸出端連接的編碼器，所述編碼器的輸出端連接同步觸發單元，所述推動單元包括與同步觸發單元輸出端相連接的光耦合器、與光耦合器輸出端相連接的脈沖變壓器，所述脈沖變壓器的輸出端與可控硅的觸發端連接。