專利名稱：低壓分相無功補償柜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于電力系統(tǒng)的低壓分相無功補償柜裝置，特別涉及 一種以智能復合開關(guān)組作為補償電容器的幵關(guān)，用配電智能終端進行控制，通 過檢測負荷的無功功率和電壓過、欠壓情況，對多級電容器組進行分相投切的 低壓分相無功補償柜裝置。
背景技術(shù)：
隨著人民群眾生活水平不斷提高，商業(yè)住宅用電量不斷增大，如空調(diào)、電 冰箱、熱水器、各種加熱爐具等電器產(chǎn)品主要以小型電動機為動力，需要消耗 大量的無功功率。因此，安裝無功補償裝置，在電容器電壓與系統(tǒng)電壓相等的 時刻投入電容器，可完全消除暫態(tài)過程，使補償效果快速、準確、安全、易于 控制。此外，還可以對不平衡的無功功率進行完全補償，避免了在某些相欠補 償?shù)耐瑫r，某些相過補償，這樣可以達到減少電壓損失、減低輸電線路有功損 耗、提高配變利用率的效果。
但無功補償裝置如何設計，安裝何處，設備運行壽命如何保證，運行維護 管理是否方便，既要考慮經(jīng)濟投資，又要達到目標效果。選擇在箱式變電站里 安裝帶有配電智能終端的低壓分相無功補償柜裝置，集負荷綜測、數(shù)據(jù)采集、 無功補償?shù)扔谝簧?，對于降損節(jié)能這是以往的補償裝置難以勝任的，該裝置成 本低、可靠性高、相對需要維護工作量小。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型的目的在于提供一種適用于箱變 的低壓分相無功補償柜裝置，該裝置除具有常規(guī)電參量實時檢測，溫度、濕度 的測量和控制，變壓器壓力釋放閥狀態(tài)的實時監(jiān)測，開關(guān)門檢測及換風控制功 能外，還具有按需要對無功損耗進行分相或者三相共補償?shù)墓δ堋?br> 為此，本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種低壓分相無功補償柜裝置，包括低壓分相補償箱體、刀熔開關(guān)、低壓 熔斷器、智能復合開關(guān)組、電容器組、避雷器，進一步還包括配電智能終端；
所述刀熔開關(guān)的一端al連接到電網(wǎng)側(cè)，另一端bl連接到低壓熔斷器組的a2 端；所述避雷器的一端連接到刀熔開關(guān)的bl端，另一端連接到大地；所述低壓 熔斷器組的b2端連接到智能復合開關(guān)組的a3端；所述智能復合開關(guān)組的b3端 連接到電容器組的a4端；所述電容器組的b4端連接到N線電壓；配電智能終 端與智能復合開關(guān)組相連。
所述配電智能終端包括中央處理器、交流采樣模塊、溫度測量模塊、凝露 測量模塊、開關(guān)門及壓力釋放閥檢測模塊、無功補償輸出模塊、繼電器輸出模 塊、通訊模塊、電源模塊、存儲模塊、人機界面模塊；所述交流采樣模塊、存 儲模塊、人機界面模塊分別與中央處理器的數(shù)據(jù)總線連接，且受控于中央處理 器；所述溫度測量模塊、凝露測量模塊、開關(guān)門及壓力釋放閥檢測模塊連接中 央處理器的輸入端口；所述無功補償輸出模塊、繼電器輸出模塊連接中央處理 器的輸出端口；所述的通訊模塊連接中央處理器的通訊端口；電源模塊提供配 電智能終端的工作電源。
所述電容器組為由多個電容器連接組成的單相Y型電容器組，或為由多個 電容器組成的三相A型電容器組，或為由多個電容器分別連接組成的單相Y型 電容器組和三相A型電容器組。所述智能復合開關(guān)組包括多個可分別控制單相 Y型電容器組和三相A型電容器組的智能復合開關(guān)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是
1、 該裝置有分相補償，三相共補和分共補混合補償三種方式，裝置可根據(jù) 功率因素和過壓欠壓等情況來判斷采取何種方式。
2、 該裝置的補償有自動和手動兩種方式，當采用自動補償方式時，可以 自動檢測各相的無功損耗，并實時地按需進行補償，有判斷準、速度快、無需 手工干預等特點；而采用手動補償方式時，則可以根據(jù)需要對選定的某相或者 多相進行補償。
3、 該裝置實時測量變壓器油溫、室溫以及環(huán)境溫度，當溫度超過設定范圍 時，控制繼電器輸出模塊輸出，啟動風機強迫排風降溫；當箱內(nèi)外溫差過大， 達到設定濕度或接近凝露時，控制繼電器輸出模塊輸出，啟動加熱板工作，消除凝露。
4、箱式變電站大門開啟時，裝置控制開啟照明和風機，對室內(nèi)空氣進行 換氣，保障操作和維護人員的健康。實時監(jiān)測變壓器壓力釋放閥的狀態(tài)，當狀 態(tài)異常時立即報警。


圖1為本實用新型一種低壓分相無功補償柜裝置實施例的系統(tǒng)框圖； 圖2為本實用新型一種實施例的配電智能終端各模塊示意圖； 圖3為本實用新型一種實施例的配電智能終端無功補償輸出模塊與智能復 合開關(guān)接口示意圖。
具體實施方式
下面，結(jié)合實施例和附圖對本實用新型做進一步說明。 如圖1所示，本實施例的低壓分相無功補償柜裝置包括以下部件 低壓分相補償箱體、刀熔開關(guān)、低壓熔斷器、智能復合開關(guān)組、電容器 組、避雷器，進一步還包括配電智能終端。所述刀熔開關(guān)的一端al連接到電網(wǎng) 側(cè)，另一端bl連接到低壓熔斷器的a2端；所述避雷器的一端連接到刀熔開關(guān) 的bl端，另一端連接到大地；所述低壓熔斷器的b2端連接到智能復合開關(guān)組
的a3端；所述智能復合幵關(guān)組的b3端連接到電容器組的a4端；所述電容器組
的b4端連接到N線電壓；配電智能終端的無功補償輸出模塊連接到智能復合開
關(guān)組，對智能復合開關(guān)組的動作進行控制。所述電容器組可以是由多個電容器
連接組成的單相Y型電容器組或三相A型電容器組，也可以是由多個電容器分 別連接組成的單相Y型電容器組和三相A型電容器組。智能復合開關(guān)組包括多 個可控制單相Y型電容器組及可控制三相A型電容器組的智能復合開關(guān)。
如圖2所示，本實施例中的配電智能終端包括中央處理器、交流采樣模塊、 溫度測量模塊、凝露測量模塊、開關(guān)門及壓力釋放閥檢測模塊、無功補償輸出 模塊、繼電器輸出模塊、通訊模塊、電源模塊、存儲模塊、人機界面模塊。所 述交流采樣模塊、存儲模塊、人機界面模塊分別與中央處理器的數(shù)據(jù)總線連 接，且受控于中央處理器；所述溫度測量模塊、凝露測量模塊、開關(guān)門及壓力釋放閥檢測模塊連接中央處理器的輸入端口；所述無功補償輸出模塊、繼電器
輸出模塊連接中央處理器的輸出端口；所述的通訊模塊連接中央處理器的通訊 端口；電源模塊提供配電智能終端的工作電源。
所述的交流采樣模塊對交流輸入量進行同步采樣，中央處理器控制同步采 樣的進行，將采樣后的數(shù)據(jù)進行傅立葉(FFT)變換后，得到電壓電流的基波及 各次諧波的分量，并通過計算得到功率因數(shù)、有功功率、無功功率、電量等各 項參數(shù)。
本裝置可根據(jù)功率因數(shù)及電壓過、欠壓情況來投切電容器。當功率因數(shù)低 于設定值時，經(jīng)過預先設定的延時后，無功補償輸出模塊的輸出控制智能復合 開關(guān)，投入一組電容器，如不夠，延時后再投。反之，當檢測到功率因數(shù)高于 設定值或電流超前時，則切除補償電容。當供電電壓低于設定值下限時就投入 電容，當電壓高于設定值上限時，把電容器切除。按照無功和電壓的關(guān)系，補 償裝置能夠使電壓穩(wěn)定在一個范圍內(nèi)。
當補償電容器組容量相同時，為延長電容器的壽命，本裝置一般按循環(huán)投 切方式，使每組電容器投入補償運行的時間大致相同，這個時間可以在配電智 能終端上設定。電容器從電網(wǎng)中退出運行后，必須有大于5min的放電時間，才 能再次投入運行。所以，控制器再發(fā)出投入指令時還必須保證該電容器的放電 時間。又由于電網(wǎng)中無功功率的波動也挺大，因此，在檢測到需要動作的信號 后， 一般延遲一段時間(20 60s)后再發(fā)執(zhí)行指令。
電容器投切除上述自動方式外，還可以根據(jù)需要進行手動投切。在配電智 能終端上進入"無功補償手動投切"界面，即可設定要進行Y型和A型電容器 補償?shù)穆窋?shù)。
溫度測量模塊及凝露測量模塊分別將鉑電阻傳感器和凝露傳感器的電阻值 轉(zhuǎn)換為微弱的電壓信號，通過信號放大電路放大，然后通過r20mA信號輸出轉(zhuǎn) 換電路傳送至中央處理器中央處理器的輸入口。中央處理器對電流信號進行高 精度模數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)溫度和凝露分別對應鉑電阻傳感器和凝露傳感器的電阻值 的關(guān)系，計算出溫度值及凝露值。
如果變壓器室的室溫超過設定上限值，或者變壓器油溫超過上限，則中央 處理器控制繼電器輸出模塊中風機對應的繼電器觸點導通，使排風系統(tǒng)工作，進行強制風冷散熱，降低箱內(nèi)溫度；當變壓器室的溫度低于室溫下限并且變壓 器油溫低于油溫下限，則中央處理器關(guān)閉風機對應的繼電器，排風系統(tǒng)停止工 作。這樣，不但有效的延長了風機的工作壽命，并且降低了噪音。
如果環(huán)境濕度達到設定濕度或凝露時，則中央處理器控制繼電器輸出模塊 加熱系統(tǒng)對應的繼電器觸點導通，使加熱板工作，水汽蒸發(fā)并通過排風系統(tǒng)帶
走；當環(huán)境的濕度低于設定下限，則中央處理器關(guān)閉加熱系統(tǒng)對應的繼電器輸
出，停止加熱板工作。中央處理器同時將信息保存至所述的存儲單元，用于日 后查詢及數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
開關(guān)門及壓力釋放閥檢測電路模塊與其它電路電氣隔離，檢測到的狀態(tài)量 信號通過光耦進行電氣隔離傳送至中央處理器。中央處理器以設定的間隔采樣 開關(guān)門及壓力釋放閥檢測電路模塊的信號，如果檢測到變壓器壓力釋放閥處于 異常狀態(tài)，則迅速切除投切的所有無功補償電容器，同時報警信息顯示在液晶 屏上，將信息傳保存所述的存儲單元，并通過所述的通訊模塊將報警數(shù)據(jù)遠傳 至控制中心。如果檢測到變電站大門開啟，則中央處理單元控制繼電器輸出模 塊，開啟照明和風機，對室內(nèi)空氣進行換氣，保障操作和維護人員的健康。
如圖3所示，配電智能終端的無功補償輸出模塊連接到智能復合開關(guān)組， 其中智能復合開關(guān)1KF 3KF用于控制單相Y型電容器組，智能復合開關(guān)4KF 6KF用于控制三相A型電容器組。配電智能終端無功補償輸出模塊的SW1 SW9 路輸出為分相補償，分別連接到智能復合開關(guān)1KF 3KF的K1、 K2、 K3， SW10 SW12路輸出為三相共補償，分別連接到智能復合開關(guān)的4KF 6KF。
權(quán)利要求1、一種低壓分相無功補償柜裝置，其特征在于包括低壓分相補償箱體、刀熔開關(guān)、低壓熔斷器、智能復合開關(guān)組、電容器組、避雷器，進一步還包括配電智能終端；所述刀熔開關(guān)的一端a1連接到電網(wǎng)側(cè)，另一端b1連接到低壓熔斷器的a2端；所述避雷器的一端連接到刀熔開關(guān)的b1端，另一端連接到大地；所述低壓熔斷器的b2端連接到智能復合開關(guān)組的a3端；所述智能復合開關(guān)組的b3端連接到電容器組的a4端；所述電容器組的b4端連接到N線電壓；配電智能終端與智能復合開關(guān)組相連。
2、 如權(quán)利要求l所述的低壓分相無功補償柜裝置，其特征在于所述配電 智能終端包括中央處理器、交流采樣模塊、溫度測量模塊、凝露測量模塊、開 關(guān)門及壓力釋放閥檢測模塊、無功補償輸出模塊、繼電器輸出模塊、通訊模 塊、電源模塊、存儲模塊、人機界面模塊；所述交流采樣模塊、存儲模塊、人 機界面模塊分別與中央處理器的數(shù)據(jù)總線連接，且受控于中央處理器；所述溫 度測量模塊、凝露測量模塊、開關(guān)門及壓力釋放閥檢測模塊連接中央處理器的 輸入端口；所述無功補償輸出模塊、繼電器輸出模塊連接中央處理器的輸出端 口；所述的通訊模塊連接中央處理器的通訊端口；電源模塊提供配電智能終端 的工作電源。
3、 如權(quán)利要求2所述的低壓分相無功補償柜裝置，其特征在于配電智能 終端的無功補償輸出模塊連接到智能復合開關(guān)組，對智能復合開關(guān)組的動作進 行控制。
4、 如權(quán)利要求1或2或3所述的低壓分相無功補償柜裝置，其特征在于 所述電容器組為由多個電容器連接組成的單相Y型電容器組，或為由多個電容 器組成的三相A型電容器組，或為由多個電容器分別連接組成的單相Y型電容 器組和三相A型電容器組。
5、 如權(quán)利要求4所述的低壓分相無功補償柜裝置，其特征在于所述智能 復合開關(guān)組包括多個可分別控制單相Y型電容器組和三相A型電容器組的智能 復合開關(guān)。
專利摘要本實用新型公開了一種適用于箱變的低壓分相無功補償柜裝置，它包括低壓分相補償箱體、刀熔開關(guān)、低壓熔斷器、智能復合開關(guān)組、電容器組、避雷器和配電智能終端，其中刀熔開關(guān)的一端a1連接到電網(wǎng)側(cè)，另一端b1連接到低壓熔斷器組的a2端；避雷器的一端連接到刀熔開關(guān)，另一端接地；低壓熔斷器組的b2端連接到智能復合開關(guān)組的a3端；智能復合開關(guān)組的b3端連接到電容器組的a4端；電容器組的b4端連接到N線電壓；配電智能終端與智能復合開關(guān)組相連。該裝置除具有常規(guī)電參量實時檢測，溫度、濕度的測量和控制，變壓器壓力釋放閥狀態(tài)的實時監(jiān)測，開關(guān)門檢測及換風控制功能外，還具有按需要對無功損耗進行分相或者三相共補償?shù)墓δ堋?br> 文檔編號H02J3/18GK201374563SQ20082017046
公開日2009年12月30日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者帆 張, 張鵬飛, 鄧光斌, 邵學儉 申請人:杭州大有科技發(fā)展有限公司