[發明專利]一種投切電容器組的2控3預充電相控開關電路

有效

• 申請號: 200910076776.0
• 申請日: 2009-01-21
• 公開（公告）號: CN101783511A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 楊建寧
• 申請（專利權）人: 北京馨容縱橫科技發展有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種投切電容器組的2控3預充電相控開關電路，用于電網電能質量治理工 程中，可以實現對電容器組的快速無沖擊電流投入和電流過零時切除，屬于電力系統的無功 補償和諧波濾波技術領域。

背景技術

投切電容器組常規電路為：機械式觸點投切開關，晶閘管投切電容器(TSC)，同步 真空開關。

機械式觸點投切開關，三相開關在隨機不確定的電網電壓點投切電容器，電流沖擊大， 最少數倍的額定電流，引起電網電壓畸變。還存在合閘機械觸點彈跳，打開觸點重燃的危險 概率，彈跳重燃使得電容器組過電壓，損壞電容器，容易造成事故。

晶閘管投切電容器(TSC)電路可以準確投入電容器，沒有電流沖擊。不存在彈跳、 重燃的問題。但是，中壓TSC電路，晶閘管要承受大約3倍的電網有效值電壓，晶閘管的耐 壓只有幾KV，需要多只晶閘管串聯，晶閘管導通存在2V左右的管壓降，幾百安培的電流 流過晶閘管，損耗發熱大，一套中壓TSC電路導通時產生幾個KW的熱量，耗能大。這么 大的熱量需要由風冷、水冷、熱管等來散熱。TSC技術難度大，造價高。

現在工程上應用的相控開關也稱為同步真空開關或者同步開關，如專利文件“同步開 關”，專利號：ZL98808789.8，專利文件“相位控制開關裝置”，專利號：ZL99118416.5，專利 文件：“相控制開關設備”，申請號：00137229.7講述的，也有3點不足：同步開關元件多、 只是減少了閉合沖擊電流、動作時間和普通機械式觸點投切開關相同太慢。所述的投切電容 器組的相控開關或者稱為同步真空開關均有三個開關，開關元件多了；相控開關投切電容器 組的工作原理，開關均在正弦波電壓的過零點閉合。在電容器上沒有電壓時，只有這點投切 電容器的效果好。在正弦波的過零點，電壓變化率最大，這就要求同步開關的精度必須高。 專利文件“同步開關”說明書的15/19頁講：開關的精度為過零點的±1ms時，產生的沖擊 水平為普通機械式觸點開關的一半，相當于串聯電阻投切電容器的水平，精度越高，沖擊越 小。由此可以看出，還是有不小的沖擊；開關打開后，需要等待電容器上的充電電壓降到零， 才可以再閉合，等待的時間幾分鐘，開關的投、切動作時間為分鐘級別，不能快速無沖擊電 流投切電容器組。

晶閘管投切電容器組和相控開關技術的出現都有近30年的歷史，工程上有應用，但是 應用量都不大。

在中壓動態無功補償和諧波濾波技術領域中，國內外公認的技術手段，大量采用的方案 是晶閘管控制電抗器(TCR)+電容器和電抗器組成的濾波電路(FC)。但是TCR有缺點：TCR+FC 完成電網補償，需要再做一套與需要濾除的無功功率同樣大小的無功功率，用晶閘管控制無 功的大小。這樣，用戶投資大，TCR本身需要約120元/KVAR.，占地大，耗能大，公認為 3％。100MVAR的TCR有3MAW的能耗，真是不少。TCR工作時產生諧波電流，靠FC濾 除。TCR雖然有缺點，只是目前沒有一種更好的方案或手段代替TCR。

發明內容

本發明創造了一種新型開關電路，它的定位：扭轉中壓動態補償領域TCR+FC一統天下 的局面；克服晶閘管投切電容器組(TSC)的價格高，耗能大的缺點；突破常規相控開關的速 度慢的限制，將動作時間縮短，由打開到閉合完成一次動作，時間在1秒鐘內，閉合不產生 電流沖擊，打開電流為零；減少傳統的三相相控開關采用三個獨立開關的結構，只采用兩只 獨立的開關就完成了三相開閉動作，稱為2控3；對電容器組預充電，在電壓的峰點投切開 關，開關精度比傳統相控開關低，效果比傳統相控開關好，這意味著成本低，質量高，用戶 好接受。節能環保，沒有能耗，符合時代要求。

本發明通過以下方案實現：兩只給電容器組預充電的相控開關組成3相零點開關，兩只 相控開關的輸入端與兩相星形接法的電抗器L和電容器C的串聯濾波電路連接，兩只相控開 關的輸出端連接在一起與第三相的LC濾波電路連接，星形連接的LC濾波電路通過高壓熔斷 器與三相電網電源連接，相位控制裝置按照時序來獨立控制兩只相控開關在電壓的峰點處開 關上的電壓為零，電壓變化率為零，有兩個零的狀態下，通斷開關投切電容器。零點開關在 閉合時候，電位為零，電路工作安全；在裝置發生相間短路時零點開關的短路電流小，安全。