《一种用于构成执行元器件组合量的方法》简介及其在低压电力无功补偿装置中的应用

北极星电力网技术频道作者:电力论文3 2007/12/24 18:46:07

关键词: 无功补偿补偿装置

1前言

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低压无功补偿装置(如图1)通过自动开关K与电网相连，内装有避雷器、控制器、熔断器、接触器和电力电容器，控制器每隔一定时间(可调)对电网功率因数、电压等进行一次检测，按所编程序进行投切电容器，使电网功率因数和电压值达到预定要求，并将检测到的适时值通过多种方式显示出来。如果要使电网调整的功率因数始终较高，就希望分成等间距多档级的电容器组，使电网感性负载在一个很大变化范围随时都能被调整到较佳功率因数。从理论上讲，间距越小，档级越多，调整得越好。但这样必须安装很多接触器、熔断器和容量很小的电力电容器，势必造成装置体积非常庞大。因此，目前市场提供的电力无功补偿装置大多只有4个相同电容值的电容器在电网上投切：60kvar装置由4个15kvar电容器组在电网上投切；90kvar装置则由4个22.5kvar电容器组在电网上投切，由于投切的电容器容量间距为15kvar或22.5kvar，功率因数调整后的平均值不太高，节电效果也不太理想。所以市场上很多生产厂只生产无功补偿控制器。如国产TBB型、GZK型、DBK型、JKL型、JKG型、NWKL型，其控制输出为2～10路输出，澳洲名牌奇胜(CLISSAL)的DCRE为7～12路输出，其装置体积随着输出路数的增多而增大。如果实施《一种用于构成执行元器件组合量的方法》对电力无功补偿装置进行结构优化，就可使装置具有良好的无功补偿功能，而所用的执行元器件的数量却是最少的，使装置成本大大降低，体积大大缩小。

2《一种用于构成执行元器件组合量的方法》简介
在产品设计或生产过程的工艺装备设计场合，往往需要通过一组元器件来发出多达十几或更多的等间距、多档级控制量的输出执行指令，而又希望所用的元器件数量是最少的。
《一种用于构成执行元器件组合量的方法》(专利号：ZL99113548.2)提供了一种新的用于构成执行元器件组合量的方法，运用该方法可以使产品在功能不变的情况下，元器件数量最少，使产品结构得到优化，产品外形最小，成本大大降低。
为了完成上述任务，采用的方案是：将执行元器件的执行量按2ⁿ(n=0，1，2，3，……)量比设置，我们任何元器件的执行量都不取或取这些元器件执行量的某个或数个执行量的和，就可以获得0，1，2，3，……的等间距、多档级的执行指令输出，而所用的元器件的数量却是最少的。
譬如，用执行量量比为2⁰=1，2¹=2，2²=4，2³=8的四个元器件，通过对元器件组各元器件执行量的取用——任何元器件的执行量都不取或只取其中某个元器件执行量或取数个元器件执行量之和，就可获得0，1，2，3，……,15共16个档级。只用四个元器件组成的2n量比，元器件组合就可获得等间距、16个档级的输出，这是常规方法无法做到的(见表1)。[FS:Page]

P—间距
执行元器件组合中的执行元器件执行量按2n(n=0，1，2，3……)量比设置，即第一个元器件执行量；第二个元器件执行量；第三个元器件执行量……，它们执行量之比为：2⁰=1；2¹=2；2²=4；2³=8；……。但这些元器件的实际执行量应为：
第一个元器件执行量=2⁰×间距=1×间距；
第二个元器件执行量=2¹×间距=2×间距；
第三个元器件执行量=2²×间距=4×间距；
第四个元器件执行量=2³×间距=8×间距；
……；
为了便于了解如何通过对执行元器件组的元器件执行量的取用，可获得等间距、多档级输出。下面举一间距为1，用四个元器件的真值表，可使我们很容易地看出0，1，2，3，……，15这16个等间距为1的档级是如何取得的。见表2。

3专利在低压无功补偿装置中的应用
低压无功补偿装置希望将功率因数随时都调整到较高的数值，这就希望当功率因数降了一个不大值时就投入一个较小容量的电力电容器，使功率因数回复到较高的数值。如果将最大电容补偿量分成若干个等间距、多档级，就能将功率因数调整得比较高，理论上间距越小、档级越多越好。目前国外控制器最多只有12路输出，也就是说可将12个等容量的小电容进行投切，我们知道用这种控制器装出的电力无功补偿装置内必须有12个接触器，36个熔断器(三相)，12个三相小容量电力电容器，其装置一定体积非常庞大，如果是分相补偿的，体积就还要大二倍。如果实施《一种用于构成执行元器件组合量的方法》，我们可只用四个接触器作为执行元器件，这四个接触器的执行电容器投切量可按2ⁿ(n=0，1，2，3)量比设置。第一个接触器投切量为2⁰×间距=1×间距；第二个接触器投切量为2¹×间距=2×间距；第三个接触器的投切量为2²×间距=4×间距；第四个接触器投切量为2³×间距=8×间距。间距值则由设计者按需要确定。
例如：我们需要一个间距为0.5kvar、15个等间距档级的电容补偿量，我们就可采用四个接触器分别投切0.5、1、2、4kvar四个电容器，这样就可获得0.5，1，1.5，2，……，7.5，共15个每隔0.5kvar递增、最大75kvar的输出。
用同样方法，我们可以算得间距为1、15、2、25、3、4、5、6、8、10、12、16、20、24、32、40及它们采用四个电容器投切值及它们可以获得的15个等间距档级的电容补偿量输出。我们将它们罗列于表3。

从表3中我们可以看出：如果我们要生产最大无功补偿量为7.5、15、22、30、32.5、45、60、90、120、150、180、240、300、360、480、600kvar的电力无功补偿装置，它们所用电力电容器容量规格也只有：0.5、1、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、16、20、24、32、40、48、64、80、96、128、160、192、256、320kvar共26种规格的电力电容器，比目前现有规格减少了很多。[FS:Page]
目前国内外的电力无功补偿装置及其控制器还都是采用小容量、多档级、多路输出构成，这种装置执行元器件组体积庞大，如果实施专利后，装置所使用的执行元器件数量可减少，成本可降低，整个装置的体积可缩小到原体积的1/2～1/3，形成中国特有的无功补偿装置。将创造很高的经济效益和社会效益。

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电力电容器

来源：中国电能质量

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