[实用新型]单相无功功率自动补偿箱

说明书

本实用新型涉及用于提高电网质量，降低线路损耗的无功功率补偿装置，特别是一种用于民用电网的单相无功功率自动补偿箱。

电网无功功率补偿对于提高电网质量，降低线路损耗有着巨大的作用，目前，在我国，对于无功功率的补偿普遍采用三相大电容无功就地补偿或集中补偿，这对于大型厂矿企业等一些大容量用户非常适用。但是，随着家用电器的普及，家庭用电量急剧增加，住宅楼电网负荷日益加重，家用电器中绝大多数是感性负载，功率因数极低，许多电能以无功的形式浪费在输电线路上，常常使得用电电压过低，严重影响家用电器的使用寿命。因此对住宅楼进行无功补偿势在必行。但是，住宅楼的用电量与厂矿企业相比必竟太小，若采用三相大电容进行无功就地补偿，将存在价格高安装困难，补偿精度低等缺点。

本实用新型的目的在于：提供一种适合住宅楼民用电网使用的单相无功功率自动补偿箱，它可以根据住宅功率因数及负载大小，自动投切电容组来提高功率因数，从而降低线路损耗，稳定电压。

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的：即本实用新型由采样电路、投切控制器、执行机构、并联电容器组及运行指示组成；其特征在于：采样电路由电压互感器和电流互感器组成，它将采取的相位信号，负载大小、电压高低等信号送入投切控制器；投切控制器由直流稳压电源、鉴相器、信号放大器、功率因数检测电路、过压检测及轻载检测电路、逻辑驱动电路及延时电路组成，其中鉴相器的输入端与采样电路信号输出端连接，将电压及电流采样信号转换相位信号送入放大器，功率因数检测电路对放大后的信号进行检测，输出驱动指令信号、功率因数小于等于0.85的投入指令信号或功率因数大于等于0.95的切除指令信号，三种指令信号及过压及轻载检测电路输出的切除信号接逻辑驱动电路，其中功率因数检测电路输出的驱动指令信号接延时电路控制端，经其延时后控制逻辑驱动电路；逻辑驱动电路输出的驱动信号与串接在并联电容器组中的每个电容上的、由固态继电器组成的执行机构及运行显示连接。

本实用新型的上述结构，可以通过附图给出的一个非限定性的实施例进一步说明。

本实用新型有如下附图：

附图1为本实用新型的结构原理图；

附图2为本实用新型投切控制器的电路图。

参见附图：本实施例由采样电路、投切控制器T、执行机构SSR1～3、并联电容器组C1～3及电压指示及投切指示L1～3组成。

采样电路由电压互感器VB和电流互感器AL组成，完成对相位信号、负载大小、电压高低等信号的采样，并将这些信号送入投切控制器，其精度直接影响控制精度。

投切控制器由直流稳压电源A、鉴相器B、信号放大器C、功率因数检测电路D、过压及轻载检测电路、延时电路组成；其中：

鉴相器A由集成运放LM324及外围电路组成两过零比较器。将电压及电流采样信号转换相位信号送入放大器。

信号放大器B，由LM324及外围电路组成。分别对相位信号、电压信号、电流信号进行放大，然后分别送入三组检测电路。

功率因数检测电路C由LM324及外围电路组成相位一电压变换电路和比较器电路，将放大器送来的相位信号经相位一电压变换电路转换成反映功率因数大小的电压信号，再与预定的功率因数值进行比较，当功率因数COSφ≤0.85时发出投入指令B1-2或当COSφ≥0.95时发出切除指令C1-2，并将其送入逻辑驱动电路。

过压检测及轻载检测电路D两组电路均为补偿箱保护电路。其原理基本相同，均由LM324及其外围电路组成。分别将送来的电压B2-1和电流信号C2-1与设定值进行比较，当过压或轻载时分别发出切除指令D1-2并将其送入逻辑驱动器。

逻辑驱动电路由运算器E(74LS193)、数字逻辑电路(74LS10)、驱动器(74LS240)及外围电路组成。将三个检测器送来的指令B1-2、C1-2、D1-2进行运算和逻辑处理；并对投入或切除信号进行编码按二进制的方式向执行机构发出驱动信号。

延时电路F的作用的将功率因数检测电路的指令信号A1-2进行一定时间的延迟，这样有利于提高整机的抗干扰性能。它由时基电路NE555及外围电路构成。

投切控制器的驱动信号输出端接执行机构的继电器SSR1-3，及电压指示及投、切指示灯L1-3。

执行机构由固态继电器SSR1-SSR3组成，它串联在并联电容组中的每个电容上，通过空气开关K1-3接负载。

并联电容组采用全干式，自愈式并联电容器，运行安全可靠。

本实用新型采用抗干扰能力强的GMOS集成电路和集成运放组成电网功率因数的自动检测控制电路，实时自动检测电网功率因数的变化，并根据电网电压和负载的大小，自动投切电容器组，提高电网的功率因数；执行机构采用固态继电器投切电容，并配有空气开关对电容器进行保护，具有投切电容器无触点，无火花，因而对电网无干扰的优点。电容器采用国际上最新型的全干式自愈式并联电容器，无漏油燃烧之虑，整个装置线路设计先进，性能稳定，运行安全可靠。本实用新型完全能克服三相大电容无功补偿装置在对小用户使用时存在的不足，具有较高的性能/价格比，还具有安装简单，使用维护方便的特点，并且投切精度高，补偿效果明显。