[发明专利]一种矿用高压动态滤波节电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在用电单位使用的节电装置，尤其涉及一种矿用的高压动态滤波节电装置。

背景技术

目前高压无功滤波装置，主要分为两种，一种是无源滤波器进行静态无功补偿；一种是由有源滤波器和无源滤波器组成SVC[FC+TCR]动态无功滤波装置。

所谓的SVC动态补偿是由多组单次谐波调谐电容、电抗器组成。电容器容量的总和【例如1000kvar电容器】在感性负载停止时，防止电容器的电流倒送到电力系统，利用晶闸管的导通角，把来不及退出的电容器组的电容电流快速的输送到假感性负载电抗器里面，达到功率因数COSφ基本不变的目的，其中电抗器的容量必须和电容器组的总和容量相等也为1000kvar。功率因数是衡量电气设备的效率高低的一个系数，功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低设备的利用率，增加线路供电损失，因此供电部门一般对用电单位的功率因数有一定的标准要求。

众所周知电感线圈是吸收无功功率的元件，而电容器是发出无功功率的元件。电抗器绕制就需要线圈，线圈本身就有直流电阻，它要消耗大量的有功功率，还不包括磁损消耗的有功功率。它所吸收的无功功率会造成线路中的电流增加。导致在负荷侧安装时，使末端的电压进一步的降低。最大的弊端是可控硅与电抗器的组合本身就是谐波源，这样的后果是使各单调谐滤波器的谐波治理负担进一步加重，使它们永远得不到休息，寿命进一步的缩短。另外晶闸管在运行中发热，本身就消耗有功功率，还得需要外部能源，例如水泵和风扇进行降温。

投入SVC后功率因数始终维持在0.98以上，抑制谐波的指标也达到或超越了国家指标，好像比国家标准还要好，但是对电力系统来讲并不是功率因数越高越好，特别是短路容量很大的电网系统，大容量的电容器组在电网中运行，随时就有可能与电力变压器产生并联振荡造成电力系统的崩溃瓦解。

再者，电力电费执行利率电价时：COSφ0.9不奖不罚，超过0.9每提高0.01个点奖1.5厘钱，直到0.95，按加法计算，也就是说即使COSφ达到0.99，每度电也只按0.95计算，即每度电最多奖励7.5厘钱。如果过补即反无功，则按乘法计算，下不包底，罚款更多。在电费计算中，以普通工业为例：有功kwh/小时0.69元，无功kvarh/小时0.2元，价格比为3∶1。再看可控电抗器的运行时间，以无功冲击最大的煤矿提升机为例：实测启动-等速-停止时间为140秒，中间停止50秒，时间比为3∶1，也就是说可控电抗器只有在无功冲击频繁开停的1/3时间工作。如停止时间≥5分钟，电容器组也应退出运行，可控电抗器随之停止工作。

例如：某煤矿不抗入SVC时基本电费100万元，罚款10万元，合计：110万元，投入SVC后奖励10000元。殊不知投入SVC系统后，消耗的是有功功率，价格比为3∶1，所以原基本电费100万元再加上SVC消耗的有功电费可能会超过110万元，只是从表面看不被罚款而已。如果SVC安装在国家电网变电所，可控电抗器的工作时间更短。因为主变压器的负荷是由多种类型的用电负荷组成，力率的高低并不与负荷的大小成正比(例如：电阻性负荷的力率为“1”，电动设备重负荷时力率≤0.76，轻负荷时力率只有≤0.4)，大型电动设备在轻负荷时，所需的无功负荷会更大，只要设定COSφ控制器的投切预置0.9～0.99时，不可能出现频繁投切情况。

如果把SVC用到井下，这是不可能的，因为庞大的可控电抗器根本无法装在隔爆箱内。如果安装在远离变电所的井上，有负荷时线路中为负载电流，负荷停止时为电控器电流，根本谈不上提高力率降低线损的目的。

发明内容

本发明是提供一种基于IGBT的矿用高压动态滤波节电装置，其中IGBT为有源滤波器中电容器发出无功功率的主控器件，是功率场效应管和双极型大功率晶体管(GTR)组合在一起的复合型功率器件，具有开关容量大，阻断电压高的特点，又有通断速度快，驱动功率小的特点。从而替换掉SVC中庞大的吸收无功功率和消耗有功功率的可控电抗器，更换为发出无功功率的电容器件；替换掉制造谐波的晶闸管，更换为电气性能比GTR更高的新型电子开关元件IGBT。

根据本发明的一个方面，提供了一种矿用高压动态滤波节电装置，其中包括：有源滤波器测控与驱动电路、平波器、有源滤波器主电路、信号检测电路、继电保护信号检测电路、无源滤波电路、有源滤波器升压变压器和栅极保护电路，其特征在于：