大规模风电汇集系统动态无功补偿装置

技术领域

本发明涉及无功补偿装置技术领域，具体是一种大规模风电汇集系统动态无功补偿装置。

背景技术

目前，国内大规模风电汇集系统均配备了充足的动态无功补偿装置,可以有效的提升风电汇集地区无功电压控制水平。动态无功补偿发生装置，又可称为静止同步补偿器，动态补偿效果优异，可对电网中频繁波动的无功功率进行补偿，对电网的闪变和谐波进行抑制，提高电网的功率因数，大大改善了配电网的供电质量和使用效率；同时，还可降低网络损耗，从而延长输电线路的使用寿命。

在使用动态无功补偿装置时，还需通过高压断路器，对动态无功补偿装置电路中的空载电流和负荷电流切断或闭合，以起到保护动态无功补偿装置的作用。但高压断路器长期使用后动静触头会有磨损，带来电流闭合失败的结果，动态无功补偿装置无法得到有效的保护。其次，动态无功补偿装置在使用过程中会受到高压断路器所产生的震动的影响，从而降低自身的补偿效果。所以，人们需要一种大规模风电汇集系统动态无功补偿装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大规模风电汇集系统动态无功补偿装置，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大规模风电汇集系统动态无功补偿装置，包括干式磁控电抗器、晶闸管阀、脉冲变和高压断路器；所述干式磁控电抗器下方固定设有固定底座，所述干式磁控电抗器左侧设有高压传感器，所述高压传感器通过支架固定；所述晶闸管阀位于干式磁控电抗器一侧，所述晶闸管阀和干式磁控电抗器相连接，所述晶闸管阀一侧连接有脉冲变；所述脉冲变下方连接有控制箱，所述控制箱一侧连接有高压断路器，所述高压断路器上方设有绝缘筒。

干式磁控电抗器有利于平滑的调节输出的无功，提高功率因子，降低网损，最终提高电网的电压稳定能力。固定底座有利于固定干式磁控电抗器，防止在工作时发生倾倒。高压传感器是有利于将被测电量参数转换成直流电流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号。支架有利于古定高压传感器。晶闸管阀起到接通和断开补偿回路的作用。高压断路器有利于切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，当动态无功补偿装置发生故障时切断过负荷电流和短路电流。

优选的，所述绝缘筒内设有真空灭弧室；所述真空灭弧室上端固定有静端导电杆，所述静端导电杆外侧固定有第一固定筒，所述第一固定筒一侧固定有第一固定杆，所述第一固定杆下方连接有备用静触头；所述备用静触头对侧设有备用动触头；所述静端导电杆下方连接有静触头，所述静触头下方设有动触头，所述动触头下方设有波纹管，所述波纹管一端位于动力室内。

真空灭弧室有利于借助绝缘筒内真空环境下优良的绝缘性使中高压电路切断电源后能迅速熄弧并抑制电流，避免事故和意外的发生。为了固定第一固定杆，设置了第一固定筒。第一固定杆有利于固定备用静触头。备用动触头可进行旋转，从而与备用静触头相接触。备用动触头和备用静触头可在动触头和静触头磨损后闭合高压电路中电流不成功后运作，有效保障动态无功补偿装置安全运作，避免闭合电流不成功。当高压真空断路器接到合闸指令后，电磁铁线圈得电，衔铁在电磁力作用下带动运动机构运动从而推动动触头向静触头移动。当动触头和静触头刚刚接触时，到达刚合位置。波纹管有利于保证动电极在一定范围内运动和长期保持高真空的功能，并提高真空灭弧室的机械寿命。动力室有利于放置动力机构。

优选的，所述备用动触头下方固定有转动杆，所述转动杆另一端固定在第二齿轮上方，所述第二齿轮一侧啮合有第一齿轮，所述第一齿轮下方连接有第二固定杆，所述第二固定杆另一端固定有电机转轴，所述电机转轴位于高压断路器内，所述电机转轴连接有电机；所述第二固定杆贯穿动力室；所述第二齿轮固定于轴承内侧，所述轴承外侧固定有弧形块，所述弧形块固定在高压断路器陶瓷外壳的内壁。

转动杆有利于带动备用动触头旋转，从而与备用静触头接触。第二齿轮旋转，有利于带动转动杆旋转。第二齿轮与第一齿轮啮合，第一齿轮在电机转轴的带动下旋转，从而带动第二齿轮旋转。电机提供了旋转的动力。轴承有利于固定第二齿轮。第二齿轮和高压断路器陶瓷外壳内壁的弧形不一致，弧形块有利于第二齿轮和陶瓷外壳内壁相贴合，有利于牢固的固定。

优选的，所述绝缘筒下方设有震动收集固定座；所述震动收集固定座包括柔性块、凹体、凸体和挤压块；所述绝缘筒底部一圈设有弹簧，所述弹簧嵌入在震动收集固定座内部，所述震动收集固定座底部设有柔性块，所述柔性快与弹簧相抵；所述震动收集固定座中央设有凹体和凸体，所述凹体和凸体相对合且留有空隙，所述凹体固定在绝缘筒底部，所述凸体固定在震动收集固定座下方。

震动收集固定座有利于缓冲高压断路器工作中的震动，减小对机器的损伤，同时对震动进行收集并分析动态无功补偿装置是否受到高压断路器的保护作用，并在未启动保护作用的情况下启动备用静触头和备用动触头。弹簧有利于缓冲震动，减弱震动对高压断路器的损害，在对震动缓冲的同时，也放大了震动的幅度，使得微小震动即可造成移动电片和轨迹收集芯片发生相对移动。柔性块有利于承接弹簧的弹性势能。凸体和凹体可对绝缘筒的位置进行限定，避免震动时绝缘筒和震动收集固定座移动位置较大。空隙有利于凸体和凹体在震动时发生相对位移。

优选的，所述凸体有一个相对面设有挤压块，所述凸体内部设有转轮和发电机，所述转轮与挤压块通过连杆相连接，所述转轮和发电机通过同步带连接；所述震动收集固定座下方设有蓄电池，所述蓄电池和发电机电性连接。

当高压断路器震动时，凸体和凹体发生相对位移，可对挤压块进行挤压。挤压块相对设置，且每组挤压块设置的面不同，有利于各个方向的震动都能对挤压块产生挤压作用。挤压块被挤压后，带动连杆移动，连杆移动有利于带动转轮转动。同步带有利于带动发电机与转轮同步转动，从而产电。蓄电池有利于储存电能。

优选的，所述凸体上方固定有移动电片，所述凹体和凸体接触部分设有轨迹收集芯片，所述移动电片和轨迹收集芯片相接触。移动电片与轨迹收集芯片接触，可将位置传导给计算机。通过计算机收集控制系统，对轨迹收集芯片上位置变化进行分析，从而对高压断路器的振幅进行判断。

优选的，所述蓄电池与电机电性连接。

优选的，所述凸体成阵列排布。

优选的，所述轨迹收集芯片的中心设有位置初始点，有利于计算机系统对位移位置进行计算。

优选的，所述位置初始点周围设有位移块若干，有利于计算机系统计算高压断路器的震动幅度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明设有移动电片和轨迹收集芯片，通过计算机分析控制系统，对高压断路器运作时产生的震动大小、幅度进行分析，并不直接测量震动，而通过参照位置初始点和位移块计算震动时移动电片和轨迹收集芯片之间发生的相对位移以及位移速度，对于微小的震动也可捕捉，从而精准判断动态无功补偿装置是否受到高压断路器的有效保护。无需使用额外的装置、额外的能源，装置结构精简，绿色环保。

2、本发明设有备用静触头和备用动触头，在静触头和动触头因为磨损而无法闭合电流时，可移动备用动触头与备用静触头实现合闸，从而起到保护动态无功补偿装置的作用，提高动态无功补偿装置的安全性，同时也提醒工作人员及时更换触头。且无需工作人员反复检查触头磨损情况，节约时间，动触头和静触头也可以减少更换的次数，节约人工和成本。

3、本发明设有震动收集固定座，对绝缘筒和高压断路器发生的震动能量进行收集，并通过发电机转化成电能，储存起来后供备用动触头使用，实现了能源的再利用。震动收集固定座设有弹簧，在对震动缓冲的同时，也放大了震动的幅度，使得微小震动即可造成移动电片和轨迹收集芯片发生相对移动，增加了判定动态无功补偿装置保护状态的灵敏性。

附图说明

图1为本发明一种大规模风电汇集系统动态无功补偿装置的结构示意图；

图2为本发明一种大规模风电汇集系统动态无功补偿装置的绝缘筒和震动收集固定座剖面结构示意图；

图3为本发明一种大规模风电汇集系统动态无功补偿装置的A部分放大结构示意图；

图4为本发明一种大规模风电汇集系统动态无功补偿装置的第一齿轮和第二齿轮俯视结构示意图；

图5为本发明一种大规模风电汇集系统动态无功补偿装置的凸体立体结构示意图；

图6为本发明一种大规模风电汇集系统动态无功补偿装置的凸体俯视结构示意图；

图7为本发明一种大规模风电汇集系统动态无功补偿装置的凹体仰视结构示意图。

图中标号：1、干式磁控电抗器；2、高压传感器；3、支架；4、固定底座；5、晶闸管阀；6、脉冲变；7、控制箱；8、高压断路器；9、绝缘筒；10、真空灭弧室；11、静端导电杆；12、第一固定筒；13、第一固定杆；14、备用静触头；15、静触头；16、动触头；17、波纹管；18、动力室；19、第二固定杆；20、第一齿轮；21、第二齿轮；22、轴承；23、转动杆；24、备用动触头；25、震动收集固定座；26、弹簧；27、柔性块；28、凹体；29、凸体；30、挤压块；31连杆；32、转轮；33、发电机；34、蓄电池；35、移动电片；36、轨迹收集芯片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1-7所示，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大规模风电汇集系统动态无功补偿装置，包括干式磁控电抗器1、晶闸管阀5、脉冲变6和高压断路器8；干式磁控电抗器1用于平滑的调节输出的无功，提高功率因子，降低网损，最终提高电网的电压稳定能力。干式磁控电抗器1下方固定设有固定底座4，干式磁控电抗器1左侧设有高压传感器2，高压传感器2是有利于将被测电量参数转换成直流电流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号。高压传感器2通过支架3固定；晶闸管阀5位于干式磁控电抗器1一侧，起到接通和断开补偿回路的作用。晶闸管阀5和干式磁控电抗器1相连接，晶闸管阀5一侧连接有脉冲变6；脉冲变6下方连接有控制箱7，控制箱7一侧连接有高压断路器8，高压断路器8上方设有绝缘筒9。高压断路器8有利于切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，对动态无功补偿装置起到保护作用。

绝缘筒9内设有真空灭弧室10，用于借助绝缘筒9内真空环境下优良的绝缘性使中高压电路切断电源后能迅速熄弧并抑制电流，避免事故和意外的发生。真空灭弧室10上端固定有静端导电杆11，静端导电杆11外侧固定有第一固定筒12，第一固定筒12一侧固定有第一固定杆13，第一固定杆13下方连接有备用静触头14；备用静触头14对侧设有备用动触头24；备用动触头24可进行旋转，从而与备用静触14头相接触。备用动触头24和备用静触头14可在动触头16和静触头15磨损后闭合高压电路中电流不成功后运作，有效保障动态无功补偿装置安全运作，避免闭合电流不成功。静端导电杆11下方连接有静触头15，静触头15下方设有动触头16，动触头16下方设有波纹管17，波纹管17一端位于动力室18内。当高压断路器8接到合闸指令后，电磁铁线圈得电，衔铁在电磁力作用下带动运动机构运动从而推动动触头16向静触头15移动。当动触头16和静触头15刚刚接触时，到达刚合位置。波纹管17使得动电极在一定范围内运动和长期保持高真空的功能，并提高真空灭弧室10机械寿命。动力室可放置动力机构。

备用动触头24下方固定有转动杆23，转动杆23另一端固定在第二齿轮21上方，转动杆23带动备用动触头24旋转。第二齿轮21一侧啮合有第一齿轮20，第一齿轮20下方连接有第二固定杆19，第二固定杆19另一端固定有电机转轴，第二齿轮21与第一齿轮20啮合，第一齿轮20在电机转轴的带动下旋转，从而带动第二齿轮21旋转。电机转轴位于高压断路器8内，电机转轴连接有电机；第二固定杆19贯穿动力室18；第二齿轮21固定于轴承22内侧，用于固定第二齿轮21。轴承22外侧固定有弧形块，弧形块固定在高压断路器8陶瓷外壳的内壁。第二齿轮21和高压断路器8陶瓷外壳内壁的弧形不一致，弧形块使得第二齿轮21和陶瓷外壳内壁相贴合，利于牢固的固定。

绝缘筒9下方设有震动收集固定座25，于缓冲高压断路器8工作中的震动，减小对机器的损伤，同时对震动进行收集并分析动态无功补偿装置是否受到高压断路器8的保护作用，并在未启动保护作用的情况下启动备用静触头14和备用动触头24。高压断路器8在工作时，静触头15和动触头16合闸和分闸时运动机构运作产生震动，若成功闭合电流，则闭合电流的一瞬间也将产生一细微震动；若因为触头的磨损而未能闭合电流，则无这一细微震动；对与高压断路器8的震动进行分析，可助于分析动态无功补偿装置工作中是否被有效保护,且并不直接测量震动，而通过参照位置初始点和位移块计算震动时移动电片35和轨迹收集芯片36之间发生的相对位移以及位移速度，对于微小的震动也可捕捉，从而精准判断动态无功补偿装置是否受到高压断路器8的有效保护。震动收集固定座25包括柔性块27、凹体28、凸体29和挤压块30；绝缘筒9底部一圈设有弹簧26，缓冲震动，减弱震动对高压断路器8的损害；弹簧26嵌入在震动收集固定座25内部，震动收集固定座25底部设有柔性块27，承接弹簧26的弹性势能。柔性快27与弹簧26相抵；弹簧26在对震动进行缓冲的同时，也放大了震动的幅度；通过弹簧26的设置，对于绝缘筒9有一支撑作用，凹体28和凸体29刚好处于接触状态，即移动电片35与轨迹收集芯片36刚好处于接触状态；当成功闭合电流产生微小震动时，依据移动方向的不同，弹簧26也将受到与之方向一致的作用力，从而带动移动电片35与轨迹收集芯片36发生相对移动，使得轨迹收集芯片36精准的收集每一次微小震动，增加了判定动态无功补偿装置保护状态的灵敏性。震动收集固定座25中央设有凹体28和凸体29，凹体28和凸体29相对合且留有空隙，凹体28固定在绝缘筒9底部，凸体29固定在震动收集固定座25下方。凸体29和凹体28可对绝缘筒9的位置进行限定，避免震动时绝缘筒9和震动收集固定座25移动位置较大。空隙使得凸体29和凹体28在震动时发生相对位移。

凸体29有一个相对面设有挤压块30，当高压断路器8震动时，凸体29和凹体28发生相对位移，可对挤压块30进行挤压。挤压块30相对设置，且每组挤压块30设置的面不同，有利于各个方向的震动都能对挤压块30产生挤压作用。凸体29内部设有转轮32和发电机33，转轮32与挤压块30通过连杆31相连接，转轮32和发电机33通过同步带连接；震动收集固定座25下方设有蓄电池34，蓄电池34和发电机33电性连接。挤压块30被挤压后，带动连杆31移动，连杆31移动带动转轮32转动。同步带带动发电机与转轮同步转动，从而产电。蓄电池储存电能。

凸体29上方固定有移动电片35，凹体28和凸体29接触部分设有轨迹收集芯片36，移动电片35和轨迹收集芯片36相接触。移动电片35与轨迹收集芯片36接触，可将位置传导给计算机。通过计算机收集控制系统，对轨迹收集芯片36上位置变化进行分析，从而对高压断路器8的震动进行判断。若缺少高压断路器8断开电流时的细微震动，则自动启动备用静触头14和备用动触头24，以达到对动态无功补偿装置的完全保护。

蓄电池34与电机电性连接。

凸体29成阵列排布。

轨迹收集芯片36的中心设有位置初始点，有利于计算机系统对位移位置进行计算。

位置初始点周围设有位移块若干，有利于计算机系统计算高压断路器8的震动幅度。

工作原理：使用时，干式磁控电抗器1平滑的调节输出的无功，提高功率因子。晶闸管阀5和脉冲变6通过控制箱7与高压断路器8连接，高压断路器8在动态无功补偿装置发生故障时切断过负荷电流和短路电流。高压断路器8在运作当中产生震动。震动时，移动电片35与轨迹收集芯片36接触并发生位移，计算机收集控制系统对轨迹收集芯片36上位置变化进行分析，从而对高压断路器8的震动进行判断。若缺少高压断路器8断开电流时的细微震动，则自动启动备用静触头14和备用动触头24对电流进行切断，以达到对动态无功补偿装置的完全保护。在高压断路器8震动的同时，将震动的能量转化为电能并储存起来；通过震动导致凸体29和凹体28位置发生相对位移而挤压块30，带动连杆31移动，连杆31移动带动转轮32转动，同步带带动发电机与转轮32同步转动，从而产电，蓄电池34储存电能。储存的电能用于电机使用，供备用动触头24旋转。电机带动第一齿轮20旋转，从而带动与其啮合连接的第二齿轮21转动，最终使得固定在第二齿轮21上方的备用动触头24旋转，并备用静触头14完成合闸与分闸，有效避免因为动触头16和静触头15因为长期磨损而断开电流失败所导致的动态无功补偿装置受损。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。