[發明專利]基于單臺三極同步開關的智能型無功補償裝置

有效

• 申請號: 201210066279.4
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102593847A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 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
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電力系統的無功補償、諧波濾波和電網電能質量治理領域，具體地涉及一種基于單臺三極同步開關的智能型無功補償裝置。

背景技術

電網需要無功補償來達到穩定電網電壓，提高功率因數，減低線路損耗的目的。投切電容器組是實現無功補償的主要方法，然而，投切電容器組的技術現狀不容樂觀。

在無功補償領域，約有80％使用機械式觸點開關投切電容器，機械式觸點開關是三極開關，三極開關的三個主觸點同時閉合、打開，在隨機不確定的電網電壓相位角投切電容器，投入時的電流超過正常額定電流的4倍到10、20倍，引起電網電壓畸變。此外，還存在合閘機械觸點彈跳，打開觸點重燃的危險概率，彈跳和重燃使得電容器組過電壓，損壞電容器，容易造成事故。而用機械式觸點開關投切電容器仍有大量市場占有率的原因是其電路簡單，成本低。

后來人們發現在電網電壓的過零點閉合開關，在電流過零點打開開關來投切電容器會明顯降低沖擊電流，這就是所稱的同步開關技術。由于電容器組是容性負載，在電流為零打開時，電網電壓為峰值，峰值電壓會保存在電容器上，在再次閉合開關投入電容器組時，首先需要將電容器上儲存的電荷放電到零，工程上普遍采用放電線圈。專利文件：“同步開關”，授權號：CN?101510689采用附加的電阻放電電路。打開電容器時，電容器上存儲的能量為0.5*C*U²，線圈放電和電阻放電都是在耗能，能量白白的消耗是很可惜的，與綠色環保節能降耗的時代呼聲背離。由于放電需要時間，所以投切電容器組的開關由閉合、打開到再次閉合的動作時間長，通常為分鐘級。利用現有的同步開關技術背靠背投切電容器組時，電容器涌流大。

同步開關就是為了克服三極機械式觸點開關同時閉合和打開電容器組存在的缺點而研制的。可以檢索到的有關同步開關的專利文件，例如專利文件“同步開關”，專利號：ZL98808789.8；專利文件：“相控制開關設備”，申請號：00137229.7；專利文件：“同步開關”，授權公告號：CN?101510689；專利文件：“一種用于控制三相電力電容器投切的同步開關”，申請號：201010591708.0等，都講到同步開關是用兩臺或者三臺單極同步開關實現的。電能質量治理的國際著名公司包括ABB、西門子、GE、施耐德、阿爾斯通和國內各個公司在工程中應用的同步開關大多是由三臺單極同步開關構成的。三臺單極同步開關比單臺三極同步開關結構復雜，驅動電路多，而且每臺單極開關都需要獨立的開關線圈和驅動電路，驅動時序復雜。

復合開關是由精確觸發動作的晶閘管開關和沒有精度要求的三極機械開關組成，有并聯型復合開關和串聯型復合開關。專利文件：“一種電子式零投切接觸器”，申請號：01113435.6公開了一種并聯型復合開關，復合開關由于要用到晶閘管，所以比單純采用機械開關所用元件數量多，控制時序相比單純采用機械開關要復雜，工程應用上并聯復合開關往往會遇到機械開關打開，轉入晶閘管投入運行時，晶閘管承受的di/dt過大，造成損壞的技術難題。

專利文件：“一種投切電容器組的串聯型復合開關電路”，授權公告號：CN?1845456B公開了一種串聯型復合開關，采用一個高壓硅堆二極管與一個高壓限流電阻串聯后，并聯一個機械開關，作為慢速低精度高耐壓開關，一只晶閘管、一只二極管和一只機械開關并聯作為快速高精度低耐壓開關。串聯型復合開關電路應用在三相電路中結構和控制邏輯過于復雜，機械開關閉合時，晶閘管開關存在dv/dt過大，容易損壞的技術難題。同時，該專利還提出了機械開關的一種預充電電路。

專利文件“一種投切電容器組的2控3預充電相控開關電路”，授權公開號：CN201378738Y，相對于專利文件“一種投切電容器組的串聯型復合開關電路”中公開的串聯型復合開關，去掉了一個晶閘管、一個二極管和一個機械開關并聯的快速高精度低耐壓開關，簡化了電路。該專利文件采用兩個獨立的單極預充電同步開關，控制時序復雜。同步開關旁的兩個高壓硅堆二極管的陰極均接在開關的電源側，或者兩個高壓硅堆二極管的陽極均接在開關的電源側。為克服開關觸點的彈跳現象，開關兩端增加了RC吸收電路。該專利雖然提出了應用預充電同步開關快速無沖擊電流投切電容器，背靠背投切電容器組沒有明顯涌流的技術方案，但是，是采用多臺單極同步開關實現的。