[实用新型]无功功率补偿器

说明书

本实用新型属于电力工程领域，特别涉及一种无功功率补偿器。

在现有的电力系统中，许多用电设备都是电感性的，系统自然功率因数过低。在相同的供电网络中，如果功率因数低，将占用较多的发、供、配电设备容量，使电能不能充分有效的利用。为了祢补这类问题，工程上常采用在电路中并联电容器的办法补偿无功功率，来提高功率因数，由于电容提供的无功功率Q_c＝U²ωC，改变电容的量值就可以改变无功功率Q_c的大小，达到提高功率因数的目的。所以目前国内外广泛采用的功率因数自动控制系统其原理就是用并入电容的方法来实现的，如附图1所示，功率因数检测控制器根据检测到的COSφ值来控制电容器并入的多少，使功率因数COSφ尽可能的稳定在某一较高的给定值上。这种用并入电容的方法来提高功率因数COSφ，存在着投切电容时不可避免地产生巨大的涌流和半生电压波动、暂态过度谐波以及操作过电压等棘手的技术问题，为解决这些问题不得不采取相应的技术措施，还要增加一些必要的设备；由于投切电容器是一组一组的，造成了功率因数控制的不连续性。

本实用新型的目的就是为了克服上述问题，提供一种结构简单，实用性强的无功功率补偿器。

为了完成上述任务，本实用新型是这样实现的：由于电容提供的无功功率Q_c＝U_c²ωC，在给定电容的量值时，采用改变加在电容两端的电压，也可以改变无功功率Q_c的大小，来达到提高功率因数的目的。

为达到这一目的，本实用新型的无功功率补偿器是由补偿变压器、电容器、调压器、功率因数控制器、调压控制执行器等构成，补偿变压器输出级串联的接在电容器与电网之间，补偿变压器输入级与调压器输出级联接，调压器的两端分别和电网及参考零电位相连接。电容器也可以由若干个分电容器星接或角接构成。补偿变压器的输入级受调压控制执行器控制后，接入调压器输出级。功率因数控制器输出端与调压控制执行器输入端相连接；功率因数控制器的输入端接在与电网连接的检测元件上。

由于上述方案中电容器的一端接入了补偿变压器，电容器两端的电压U_c就是电网电压U和补偿变压器输出电压ΔU的叠加，即U_c＝U+ΔU，当电容器的电容量为某一给定值时，改变ΔU的大小和正负极性，就可以改变无功功率Q_c＝U_c²ωC大小，达到提高功率因数COSφ的目的。这种采用调整电压方式来改变补偿的无功功率，其电压的调整具有相对的连续性，可保证功率因数的相对稳定性。不产生涌流和半生电压波动、过电压以及暂态过度谐波等问题。

下面结合附图进一步说明上述方案实施过程；

图1是目前使用中的无功功率补偿原理示意图；

如图1所示，功率因数控制器1根据检测元件5提供的信号、测算出电网4当中的功率因数后控制开关3，即控制电容器2的投切量来提高电网4中的功率因数COSφ。

图2是本实用新型无功功率补偿器的工作原理示意图；

如图2所示，在电源提供630kAV的三相交流电网上，我们实测得到的功率因数仅为＝0.75，当接入一个由100kAV补偿变压器1、三组30kvar电容器2、调压器4、功率因数控制器5、调压控制执行器3等构成的三相无功功率补偿器后，就完全可以实际调整到功率因数cosφ＝0.98。实现这一过程我们采用了如图2所示电路构成的三相无功功率补偿器，该补偿器中的补偿变压器1三个输出级的一端分别与三组30kvar的电容器2相连接，三组电容器2组成星接，星接点接在参考零电位上。补偿变压器1三个输出级的另一端接入三相交流电网7，补偿变压器1的三个输入级分别与调压器4输出端相联接，其连接点受调压控制执行器3控制，调压器4的三个输入级两端分别和三相电网7及参考零电位相连接。三相功率因数控制器5输出端与调压控制执行器3相连接，输入端通过检测元件6与三相交流电网7相连接。其工作原理是：当给定功率因数控制器5某一设定的功率因数值时，功率因数控制器5通过对检测元件6提供的信号进行数据处理，同时进行判断，如果功率因数偏离某一设定值时，功率因数控制器5输出一个信号给调压控制执行器3，调压控制执行器3根据这一信号来控制调压器4输出端提供给补偿变压器1输入端的电压，使无功功率Q_c＝(U+ΔU)²ωC因ΔU的大小和正负极性变化而改变，达到提高功率因数的目的，并恒定在某一给定值上。