[实用新型]一种低压动态无功补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适用于供电电压波形严重畸变、电压波动大或负荷含有高次谐波的场合，诸如轧制金属材料工厂的主轧机传动系统和矿山竖井卷扬机传动系统或具有类似负荷性质的直接配电低压(≤1000V)母线上，进行谐波滤波和快速无功功率补偿的动态无功补偿装置。

背景技术

接入交流电网(6kV，10kV，35kV电压等级等)的工业负载，尤其是矿山竖井卷扬机传动系统和轧制金属材料工厂的轧机系统，其直流传动装置是普遍采用6相或12相变流器，传动装置变流器在工作过程中会产生6k±1或12k±1次谐波(k为正整数)，对电网产生污染。由于矿山竖井卷扬机起动时和轧机轧制时的无功冲击引起的电压波动会影响其他用电设备的正常工作，要消除电压波动必须对无功功率进行补偿。同时，变流器低功率因数需要补偿无功功率。为了解决类似场合的谐波污染和无功功率补偿问题，目前国内一般采用的是：

1、中国专利说明书：CN99109784.X描述的无触点开关无功功率补偿装置，是TSR+FC方案。TSR是晶闸管控制电抗器TCR的一个特例，晶闸管要么全导通，要么全关闭。该装置由电感和电容构成的某次谐波滤波器、相同规格的晶闸管反并联构成的开关电感和电子控制电路组成，滤波器和开关电感并联接入同一母线。该专利适用于供电电压波形畸变严重或负荷含有丰富谐波的场合，可以应用10kV或更高电压等级电网上。该专利能进行有级快速补偿，提高功率因数；晶闸管反并联构成的开关电感(TSR)，晶闸管要么全导通，要么全关闭。电流波形为正弦波，因此，自身不产生谐波。其缺点是当用于10kV及其以上的电力系统时，由于晶闸管自身的局限，晶闸管要串联，一旦晶闸管串中的某个晶闸管被击穿，全部系统电压就加到其它几只晶闸管上，造成其它晶闸管击穿而引起晶闸管串击穿。由晶闸管反并联构成的开关电感(TSR)为系统提供的无功功率是有级可调。在负荷波动较小时，无功功率补偿很难选择，会造成开关电感投上欠补，切除又过补的现象发生。不能为电网提供连续可调的无功功率。目前，此技术方案应用于10kV及其以上的电力系统时会造成本增加，实施会造成一定的难度。

2、安装静止型动态无功补偿装置(SVC)，即TCR+FC方案。冶金工业负载通常是轧机或者是电弧炉，这种非线性负荷在生产过程中会产生大量的高次谐波经母线、变压器流入电网和负载，造成谐波公害。中国专利说明书：CN02152793.8描述的用于补偿工业负载无功功率消耗的方法和装置就是这种方案(SVC)，它包括用于可控无功功率消耗的第一套补偿装置(TCR)和用于产生无功功率的第二套补偿装置(FC)，两个装置都同负载并联到交流电网(6kV～35kV母线)上。第一套补偿装置(TCR)是晶闸管控制电抗，通常是以三角形接法相互连接的，第二套补偿装置包括用于多个相互并联的滤波器。控制系统由电压检测装置和电流检测装置以及控制装置组成，控制装置采样电流电压信号，经计算母线的无功功率后得到对应的移相控制角α来调节母线无功功率。该装置能快速调节电网无功功率，提高电力系统的静态和动态稳定性，改善电压波动和电压闪变。但是安装这种静止型动态无功补偿装置(SVC)的缺点是：控制系统复杂，晶闸管要串联，一旦晶闸管串中的某个晶闸管被击穿，全部系统电压就加到其它几只晶闸管上，造成其它晶闸管击穿而引起晶闸管串击穿，晶闸管控制电抗器本身是一个很大的谐波源。另外，安装静止型动态无功补偿装置(SVC)价格昂贵。

3、安装一种如中国专利说明书：CN200620165010.1描述的动静态组合式电力滤波装置。它包括无源电力滤波装置FC、分段式晶闸管控制电抗器和控制系统，其中FC接在变电站高压母线上，其结构要点是：分段式晶闸管控制电抗器包括n-1/n个由晶闸管投切电抗器TSR和1/n个晶闸管控制电抗器TCR，并分别接在与母线并联的整流变压器低压侧。它在一定程度上克服了TSR+FC方案不能连续调节无功功率的不足，控制系统相对简单，不需要晶闸管串联以提高电压等级，控制了投资成本，但由于FC接在变电站6kV～10kV母线上，不能就地进行无功补偿和谐波滤波，同时过多采用TSR装置使设备繁琐且不能真正意义的连续调节无功功率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低压动态无功补偿装置，它不仅控制系统简单可靠、成本低、而且能就地进行无功补偿和谐波滤波，并能真正连续调节无功功率。