[發明專利]用于補償交流網絡中的無功分量損耗的自動裝置和方法

在審

• 申請號: 202010102111.9
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111628510A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 亞歷山大·維克托羅維奇·施密德;安德烈·亞歷山德羅維奇·別列津
• 申請（專利權）人: “EC-租賃”生產聯合企業股份有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 唐京橋;楊林森

本公開涉及用于補償交流網絡中的無功分量損耗的自動裝置和方法。該自動裝置包括升壓變壓器和降壓變壓器。相對連接的升壓變壓器的次級繞組和降壓變壓器的初級繞組形成二次電壓諧波生成電路，當從交流網絡向升壓變壓器供應電壓時，二次電壓諧波生成電路在所述變壓器的繞組和磁芯中生成二次電壓諧波，使得交流網絡的外部電壓振蕩的頻率在所述二次電壓諧波生成電路中加倍，從而在二次電壓諧波生成電路中生成自參數諧振，并且在降壓變壓器的磁芯的小磁滯回線上發生電磁場強度的振蕩。當將用戶網絡的電感負載連接至降壓變壓器的次級繞組時，由于電場強度矢量E與磁場強度矢量H之間的角度向90度的恢復，次級繞組和負載中的電流增加并且因數減小。

技術領域

本發明涉及電氣工程，并且具體地，涉及用于補償交流網絡中的無功分量損耗的自動裝置和方法。

本發明可應用于工業交流網絡中以減少無功部件上的損耗，該損耗可能達到總負載的20％至30％。

背景技術

工業交流網絡中的基本損耗是無功分量上的損耗。企業的異步電動機的不完全工作負載是工業交流網絡中無功分量上的損耗的主要原因，該損耗可能達到總負載的20％至30％。發動機、發電機和網絡作為整體的無功功率水平由用戶功率因數表征，用戶功率因數被定義為消耗的有功功率P與實際從網絡獲取的總功率S的比率，即，

功率因數越接近1，從網絡中獲取的無功功率的部分就越小。對于感應電動機，約為0.7；對于電弧爐和焊接變壓器，約為0.4；對于工具和機器，不大于0.5，因此，只有補償無功功率分量才可能最完全地使用網絡功率。

應當注意，將無功功率完全補償到是不適宜的，因為這可能導致過補償(由于負載的有功功率的可變大小和其他隨機因素)。通常，目標是至0.95。

無功功率可以通過同步補償器、同步電動機、余弦電容器(即，電容器單元)來補償。目前，RPC電容器單元被廣泛地用于補償無功功率，其提供了優于其它無功功率補償裝置的若干優點。

無功功率補償可以是單獨的和集中的。在前一種情況下，將一個或幾個余弦電容器與負載并聯連接，而在后一種情況下，將若干電容器連接至主配電盤。

單獨補償是無功功率補償的最容易和最便宜的方法。電容器或電容器組的數量與負載的數量匹配，每個電容器直接設置在相應的負載附近，例如，與電動機相鄰。這樣的補償僅對于恒定負載是良好的，例如，對于具有恒定軸速的一個或幾個異步電動機，即，其中每個負載在接通狀態下的無功功率隨時間略微變化，并且不需要對用于其補償的連接的電容器組的額定值的改變。因此，由于負載的恒定無功功率水平和補償器的相應無功功率，單獨補償也被稱為不受控制的補償。

集中補償是使用連接至主配電盤的單個受控單元的無功功率補償。

集中補償用在具有功率因數在一天當中變化很大的大量負載的系統中，即，用于可變負載，例如位于單個企業處并且交替連接的若干電動機。在這樣的系統中，單獨補償是不可接受的，因為由于大量設備需要許多電容器而使得單獨補償變得過于昂貴，并且可能發生過度補償，即，網絡中過電壓的出現。

在集中補償的情況下，電容器單元包括：特定控制單元或自動無功功率控制器以及切換與保護設備、接觸器和熔斷器。如果用戶功率因數偏離設定值，則控制器連接或斷開某些電容器組，即，逐步完成補償。因此，控制是自動的，并且連接的電容器的功率對應于在給定時刻消耗的無功功率，這排除了無功功率生成到網絡中以及網絡中出現過電壓。