[发明专利]高功率因数用户谐波治理装置

说明书

技术领域

本发明涉及高功率因数用户谐波治理装置。

背景技术

随着全球工业化进程的加快，电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。电力电子装置是公用电网中最主要的、数量最大的谐波源，电力电子装置的应用日益广泛，电网中的谐波“污染”也日趋严重。电力系统谐波“污染”的治理已成为电工科学技术界所必须解决的问题。

谐波的危害十分严重：谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或者烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。谐波给输电设备、配电设备和用电设备带来极大的危害。谐波使电能质量下降，使电能损耗增大。在低压侧，有的用户的谐波电压总畸变率高达10%（国家标准为5%），甚至于20%，所带来的“污染”、危害和损耗是可想而知的。电力部门有明文规定：电力高次谐波采取“谁干扰、谁污染、谁治理”的方式进行谐波治理。GB/T14549-93《电能质量  公用电网谐波》规定了国家谐波电压、谐波电流的标准。超过这个标准的用户必须治理谐波，否则电力部门有权停止用户用电。

在谐波治理中发现，有的用户的自然功率因数很高，谐波电压、谐波电流严重超过国家标准，例如某陶瓷有限公司球磨车间2#变压器低压侧谐波电压总畸变率高达16.3%（国家标准规定5%），5次谐波电压含有率高达14.2%（国家标准规定4%），7次谐波电压含有率高达7.6%（国家标准规定4%）；在基波电流为1546A时，5次谐波电流为316.5A，7次谐波电流为128.6A；功率因数为0.9701。对于这样的用户要把谐波抑制到国家标准以内，无功补偿一定过补，一定出现无功倒送。过补无功所造成的危害比欠补无功所造成的危害更大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种既能把谐波抑制到国家标准以内，又能把功率因数恒定在0.90～0.99之间，使基波无功既不“欠补”又不“过补”的更加合理的高功率因数用户谐波治理装置。

本发明所采用的技术方案是：一种高功率因数用户谐波治理装置，它包括单调谐谐波滤波器部分和磁阀式可控电抗器部分，所述单调谐谐波滤波器部分挂接在配电房内的母线上，所述磁阀式可控电抗器部分挂接于负载附近的母线上，所述单调谐谐波滤波器部分、所述磁阀式可控电抗器部分、所述负载三者实现并联连接，所述单调谐谐波滤波器部分和所述磁阀式可控电抗器部分所挂接的母线同相，所述单调谐谐波滤波器部分包括单调谐谐波滤波器控制器和由断路器、熔断器、交流开关模块、滤波电容、滤波电感串联组成的某一相的谐波滤波支路，所述单调谐谐波滤波器部分谐振于欲要滤除的谐波次数，所述磁阀式可控电抗器部分包括无功补偿控制器和由断路器、熔断器、接触器、磁阀式可控电抗器串联组成的某一相的无功补偿支路。

所述交流开关模块可以是IGBT类半导体开关器件，也可以是交流接触器类开关器件，所述IGBT类半导体开关器件的控制极或者交流接触器类开关器件的线圈连接所述单调谐谐波滤波器控制器的控制输出端，所述单调谐谐波滤波器控制器包括电压检测端和电流检测端，所述电压检测端和所述电流检测端分别与负载相线连接。

所述无功补偿控制器包括依次对应电连接的单片机、功率因数检测电路、导纳计算电路、线性化电路、触发电路、驱动电路，所述磁阀式可控电抗器包括可控硅Ⅰ、可控硅Ⅱ、续流二极管、第一阴极、第二阴极、第一控制极、第二控制极，所述功率因数检测电路与负载相线连接，所述驱动电路与所述接触器的线圈连接，所述触发电路各输出端分别与所述第一阴极、第二阴极、第一控制极、第二控制极对应电连接。

所述磁阀式可控电抗器还包括两个铁芯和绕制在所述铁芯上的绕组，所述两个铁心上分别绕有总匝数为N的上、下两个绕组共组成四个绕组，所述四个绕组匝数均为N/2，不同铁心上的上、下两个绕组交叉顺连后并联至电网，所述续流二极管跨接在两个绕组的交叉连接处，所述四个绕组均有抽头，所述抽头分别与所述可控硅Ⅰ、可控硅Ⅱ的阴极、阳极对应相连。

A、B、C三相谐波滤波支路接成星形可以使基波无功补偿量最小，所述磁阀式可控电抗器KKL接成无零星形可以使3次谐波无通路。