[發明專利]高壓電容器組無損智能投切裝置

無效

• 申請號: 201110444041.6
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102522758A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 金博;盧宜;冉亞南;張彥
• 申請（專利權）人: 鄭州建豪電器技術有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 楊妙琴

技術領域：

本發明涉及電力系統無功補償技術，特別是一種高壓電容器組無損智能投切裝置。該裝置可用于電力電網無功功率補償領域，如：變電站6--10kV電容器組的投切；需要頻繁投切電容器對無功功率進行補償的領域，如：煉鋼、軋鋼等無功變化快的行業。

背景技術：

隨著我國國民經濟的快速發展，感性負荷、沖擊性負載大量接入電網，它們在系統運行中會消耗大量的無功功率，造成線路電壓損失增大和電能損耗增加，直接影響著電力企業的經濟效益。目前配網系統中安裝有數目龐大的10kV電容器組，其目的就是補償系統無功，以實現節能降耗。現有的10kV電容器組主要采用有物理觸點的機械開關（真空斷路器）控制投切，采用限流電抗器與10kV電容器組串聯運行來抑制合閘涌流和限制諧波電流的流入。但這樣的運行方式有諸多缺點：一是機械觸點開關因投切電容器負載，電氣壽命大大縮短；二是合閘時會產生涌流和過電壓，而分閘時有可能使電弧重燃，產生重燃過電壓和重燃涌流；三是涌流可以理解為諧波電流，有可能造成電容器組和限流電抗器發生串聯諧振（串6%電抗器時諧振頻率為204赫茲），在投切時直接損壞電容器組；涌流和過電壓對電容器組的損傷有累加效果，投切次數越多壽命越短，對其他電器設備也有不良影響；四是不能保證每次操作時人員和設備的安全；五是放電線圈泄放電容器殘壓需要時間，使電容器組不能頻繁投切。

目前為了克服機械開關投切電容器產生的諸多弊端，正在逐步推廣一種（Thyristor?Switch?Capacitor——TSC）晶閘管投切電容器技術。雖然TSC投切電容器組無沖擊電流、無燃弧、無過電壓，但是TSC應用在低壓電容器投切領域中由于系統電壓低，過零投電容器組技術容易實現，如采用過零觸發光耦就能實現任意時刻過零投切，可廣泛應用，而TSC在高壓應用環境中就存在了一定的局限性。TSC的主要電路結構有：晶閘管和二極管反并聯預充電電路；兩只晶閘管反并聯電路兩種。晶閘管和二極管反并聯預充電電路，此種電路結構由于每只電容器需要予沖到峰值電壓，因此響應速度慢，且對晶閘管和二極管的耐壓等級要求高，所以主要應用在6kV以下電網中。6kV以上電網主要采用兩只晶閘管反并聯電路結構，此種電路結構在電容器無殘壓的情況下，可以零電壓投切電容器。當電容器有直流殘壓的時候，由于殘壓的存在導致無法過零投切，所以此種情況下不能頻繁投切；要想無涌流、無過渡過程、任意時刻頻繁投切電容器組，就必須實時檢測電容器殘壓，而電容器的殘壓是不確定的并且在不斷衰減，因此殘壓檢測成為TSC在高壓電網運用中的難點和技術瓶頸。

發明內容：

綜上所述，為了克服現有技術問題的不足，本發明研制了一種高壓電容器組無損智能投切裝置。該裝置由控制器、電容器組投切單元組成。控制器由單片機實時監測，智能控制，電容器組投切單元由晶閘管和真空接觸器共同組成。本裝置采用實時檢測電容器殘壓技術，當控制器檢測到電容器上的殘留電壓與供電系統的供電電壓大小相等、方向相同時，使晶閘管導通；投切電容器無沖擊電流、無燃弧、無過電壓，可頻繁投切，確保對電容器組的無損投切；在持續運行過程中則由真空接觸器工作，避免熱耗和散熱等問題。

本發明采用了晶閘管+實時檢測電容器殘壓技術：本發明充分利用了晶閘管的保護器件均壓電阻，在其回路內串入一只專用精密電流互感器，通過判斷均壓電路的電流來判斷電容器組是否有殘壓，沒有殘壓時均壓電路的電流過零相位與系統PT二次電壓同相位，這時均壓電路電流是50Hz交流；當電容器有殘壓時，均壓電路的電流過零相位與系統PT二次電壓相位差不同，此時均壓電路電流是直流殘壓電流與50Hz正弦電流的疊加；當疊加的電流過零時，此時控制晶閘管導通就避免了涌流的產生；在頻繁投切10kV電容器組時，電容器切除時雖然晶閘管控制的電容器組電流過零自然關斷，但是在三相系統中必有兩相電流過零自然關斷，而另外一相被迫關斷，使得每相電容器的殘壓可能是任意電壓值具有不確定性，并有不確定的正負極性，對下一次的合閘條件判斷造成困惑；而且電容器組都裝有放電線圈，電容器的直流殘壓從關斷時刻就開始衰減，殘壓的變化是一個不確定值而且很難計算得準確無誤，此時如果重新投入電容器，由于電壓疊加的原因，不可避免的產生可使電容器損壞的涌流和操作過電壓，因此要使電容器組能無涌流的頻繁投切，就必須對殘壓進行檢測。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：