一种基于高供高计空载变压器无功补偿装置[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 109088412 A(43)申请公布日 2018.12.25

(21)申请号 201810069946.1(22)申请日 2018.01.24

(71)申请人 广州峰控电力科技有限公司

地址 510000 广东省广州市天河区翰景路1

号金星大厦501号F08-12(72)发明人 陈小奋　陈谨　(51)Int.Cl.

H02J 3/18(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图2页

CN 109088412 A(54)发明名称

一种基于高供高计空载变压器无功补偿装置

(57)摘要

本发明涉及一种基于高供高计空载变压器无功补偿装置，一种空载变压器无功补偿装置，主要由三部分组成：主工作补偿回路、补充补偿回路、显示计量回路。主工作回路既可以达到无功补偿的效果，又能有效的避免可能导致的谐波谐振；补充补偿回路可以提高变压器高压侧补偿精度。本发明弥补了变压器空载时，企业自带的负载无功补偿无法投切的缺陷，提高补偿精度，提高变压器低压侧空载时的功率因素。无论变压器是否在大负载，还是空载状态，本发明都能使变压器高压侧测量的功率因素保持在0.9以上，这样就能够有效避免的力调电费罚款，降低了企业的用电成本。

CN 109088412 A

权　利　要　求　书

1/1页

1.一种基于高供高计空载变压器无功补偿装置，其特征在于：主工作补偿回路、补充补偿回路、显示计量回路；所述回路均安装在无功补偿电容柜中，并由总断路器QF连接到配电变压器低压侧。

2.根据权利要求1所述的主工作补偿回路，其特征在于：电抗器L及滤波电容器C组成LC滤波回路，既具有无功补偿的作用，又具有滤波的效果，有效的避免了电容器对谐波的放大作用。

3.根据权利要求2所述的主工作补偿回路，其特征在于：先考虑系统中可能存在的谐波次数，根据谐波来源及谐波的次数来选择并联的电抗器L的电抗率。

4.根据权利要求1所述的补充补偿回路，其特征在于：三组低容量电容器，在投入主工作回路后，如果配电变压器高压侧的功率因素还是低于考核值，可考虑手动逐个投入相应低容量电容器组，直至配电变压器高压侧功率因素满足要求。

5.根据权利要求1所述的显示计量回路，其特征在于：为显示空载无功补偿装置的A相电压；显示空载无功补偿装置的B相电流；三相电能计量回路为计量空载无功补偿装置的无功电量，方便用户判断无功补偿效果。

2

CN 109088412 A

说　明　书

一种基于高供高计空载变压器无功补偿装置

1/3页

技术领域

[0001]本发明涉及一种空载无功补偿装置，适用于“高供高计”的空载配电变压器。背景技术

[0002]企业向供电部门报装变压器时，考虑手续繁琐，一般按照未来5年的用电规划配置相应容量的变压器。在企业生产过程中，往往不可避免遇到生产淡季、技术升级改造、节假日的影响，这时负荷非常低，变压器将处于空载或者轻载运行状态。[0003]根据《供电营业规则》，在用电报装时，供电部门都会要求配置的无功容量不低于变压器容量的30%，分为5-6组电容器，每个电容器的容量相当于变压器容量的6%。[0004]根据变压器的结构性质，变压器本身算是阻感性负载，不仅需要消耗有功功率，而且也需要消耗无功功率，在空载时变压器所需的无功功率远大于有功功率。

[0005]由于无功补偿装置中的无功功率控制器从变压器的低压侧采集电流、电压信号，变压器处于空载时，即使变压器高压侧的功率因素已经很低，但是变压器低压侧的电流为零，无功补偿控制器不能自动启动，电容器无法投入运行。[0006]一般每个电容器的容量相当于变压器容量的6%，空载变压器所需的无功功率一般相当于变压器容量的2%左右，如果手动强制投入一组电容器，将可能产生过补偿，产生的无功量要大于空载时的无功量，这时变压器高压侧的功率因素更低。[0007]变压器处于空载或者轻载状态时，无功补偿装置的电容器无法自动投入，导致变压器器高压侧测量的功率因素很低，造成功率因数不及格，对于“高供高计”的用户将产生力调电费。根据《功率因数调整电费办法》，功率因素越低，用户需缴纳的力调电费将更高。特别大容量的变压器，空载期间每月的力调电费将达到几千元到过万元不等，无形之中大大的增加企业用电成本。

发明内容

[0008]本发明是一种空载无功补偿装置，用以解决“高供高计”变压器的空载或轻载补偿问题，作为市场上目前流行的负载无功补偿装置的一种补充，企业的用电功率因数在任何时候都可达标。

[0009]本发明所要解决的技术问题是：无论变压器是否在负载，甚至是空载状态，都能使变压器高压侧测量的功率因素保持在0.9以上，市场上一般都是负载无功补偿，本发明有效地补充目前技术考虑的不足。[0010]本发明的技术方案是：一种空载变压器无功补偿装置，主要由三部分组成：主工作补偿回路、补充补偿回路、显示计量回路。

[0011]所述主工作回路包含空气断路器MCB、熔断器FU、热继电器、电抗器L、滤波电容器C。电抗器L及滤波电容器C组成LC滤波回路，既具有无功补偿的作用，又具有滤波的效果，有效的避免了电容器对谐波的放大作用。

[0012]所述LC组合滤波补偿回路为了有效的避免可能导致的谐波谐振，先考虑系统中可

3

CN 109088412 A

说　明　书

2/3页

能存在的谐波次数，根据谐波来源及谐波的次数来选择并联的电抗器L的电抗率。如果是3次谐波占的比例较大，可按照14%电抗率选择电抗器；若5次谐波占的比例较大，可按照9%电抗率选择电抗器；若7次及以上谐波占的比例较大，可按照5%电抗率选择电抗器。[0013]所述主工作电容器与电抗器组合的等效电容值选择方法，根据变压器铭牌参数：变压器空载电流百分比I0%、变压器额定容量Sn，计算出变压器空载补偿容量Q0。根据变压器空载无功损耗计算公式Q0 = I0%×Sn(kVar) ，由C=Q÷U得到三角形接线并联电容器的等效容量。

[0014]所述主工作回路产生的补偿容量刚好等于变压器无功损耗，投入运行时，理想状态将使配电变压器高压侧的无功功率约等于零，功率因素约等于1。[0015]所述补充补偿回路为三组低容量电容器，由于配电变压器铭牌标识的参数不一定是实测参数，而且在变压器长时间工作后，内部的参数会发生少幅度的变压器，为了提高变压器高压侧补偿精度，需设置补充补偿回路。在投入主工作回路后，如果配电变压器高压侧的功率因素还是低于考核值，可考虑手动逐个投入相应低容量电容器组，直至配电变压器高压侧功率因素满足要求。

[0016]所述显示计量回路可分为电压显示、电流显示、三相电能计量回路。[0017]所述电压显示回路为显示空载无功补偿装置的A相电压；电流显示回路为显示经电流互感器转换后，显示空载无功补偿装置的B相电流；三相电能计量回路为计量空载无功补偿装置的无功电量，方便用户判断无功补偿效果。[0018]本发明的效益：本发明中空载无功补偿模块LC滤波回路既具有无功补偿的作用，又具有滤波的效果，有效的避免了谐波放大。[0019]本发明弥补了变压器空载时，企业自带的负载无功补偿无法投切的缺陷，提高补偿精度，提高变压器低压侧空载时的功率因素。无论变压器是否在大负载，还是空载状态，本发明都能使变压器高压侧测量的功率因素保持在0.9以上，这样就能够有效避免的力调电费罚款，降低了企业的用电成本。

[0020]本发明同时也能有效的降低了电网输送无功容量的产生的线损，也是提倡节能减排的一项措施。

附图说明

[0021]图1.空载无功补偿装置电气原理图。

图2. 空载无功补偿装置工作原理图。

具体实施方式

[0022]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，

本发明提供一种基于高供高计空载变压器无功补偿装置，见图1，该无功补偿装置主要包括：主开关QF、电压表V回路、电流表A回路、主工作补偿回路、补充补偿回路、三相电能表回路。

[0023]所述的电压表V回路为经熔断器Fu并接在变压器A、N相上，显示变压器低压侧的A相电压。

[0024]所述电流表A回路串接在电流Ta互感器的二次侧，电流互感器Ta为穿心式，变比根

4

CN 109088412 A

说　明　书

3/3页

据无功补偿的容量确定，二次侧电流为0-5A，显示变压器低压侧的B相的电流。[0025]所述主工作补偿回路，是空载变压器无功补偿的主要工作部分，QF1断路器、熔断器FU1、电抗器L、电容器C1串联，电容器C1为三角形接线方式。经QF1断路器并接在变压器低压侧A、B、C相上，在A相FU1靠电抗器处与N相并联一个显示灯HL1。[0026]所述补充补偿回路，一共有三组电容器回路。第一组电容器回路QF2断路器、熔断器FU2、电容器C2串联，电容器C2采用三角形接线方式，经断路器QF1并接在变压器低压侧A、B、C相上，在A相FU2靠电容器C2处与N相并联一个显示灯HL2；第二组电容器回路QF3断路器、熔断器FU3、电容器C3串联，电容器C3采用三角形接线方式，经断路器QF3并接在变压器低压侧A、B、C相上，在A相FU3靠电容器C3处与N相并联一个显示灯HL3；第三组电容器回路QF4断路器、熔断器FU4、电容器C4串联，电容器C4采用三角形接线方式，经断路器QF4并接在变压器低压侧A、B、C相上，在A相FU4靠电容器C4处与N相并联一个显示灯HL4。[0027]所述三相电能表回路， UA、UB、UC、N端子串联熔断器FU后直接并接在变压器低压侧A、B、C、N相上面， IA、IB、IC、N端子串联在电流互感器TA二次侧，电流互感器TA为穿心式，变比根据无功补偿的容量确定，二次侧电流为0-5A。[0028]所述主开关QF、电压表V回路、电流表A回路、主工作补偿回路、补充补偿回路、三相电能表回路均安装在空载无功补偿装置内。

5

CN 109088412 A

说　明　书　附　图

1/2页

图1

6

CN 109088412 A

说　明　书　附　图

2/2页

7

图2