[發(fā)明專利]基于同步預(yù)充電開關(guān)投切電容器組的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210468939.1
• 申請(qǐng)日: 2012-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN102931669A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊建寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京馨容縱橫科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/18
• 分類號(hào): H02J3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償、諧波濾波和電網(wǎng)電能質(zhì)量治理領(lǐng)域，具體地涉及基于同步預(yù)充電開關(guān)投切電容器組的裝置。

背景技術(shù)

電網(wǎng)需要無功補(bǔ)償來達(dá)到穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高功率因數(shù)，減低線路損耗的目的。投切電容器組是實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)闹饕椒?，然而，投切電容器組的技術(shù)現(xiàn)狀不容樂觀。

在無功補(bǔ)償領(lǐng)域，約有80％使用機(jī)械式觸點(diǎn)開關(guān)投切電容器，機(jī)械式觸點(diǎn)開關(guān)是三極開關(guān)，三極開關(guān)的三個(gè)主觸點(diǎn)同時(shí)閉合、打開，在隨機(jī)不確定的電網(wǎng)電壓相位角投切電容器，投入時(shí)的電流超過正常額定電流的4倍到10、20倍，引起電網(wǎng)電壓畸變。此外，還存在合閘機(jī)械觸點(diǎn)彈跳，打開觸點(diǎn)重燃的危險(xiǎn)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(jī)械式觸點(diǎn)開關(guān)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(fā)現(xiàn)在電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)閉合開關(guān)，在電流過零點(diǎn)打開開關(guān)來投切電容器會(huì)明顯降低沖擊電流，這就是所稱的同步開關(guān)技術(shù)。由于電容器組是容性負(fù)載，在電流為零打開時(shí)，電網(wǎng)電壓為峰值，峰值電壓會(huì)保存在電容器上，在再次閉合開關(guān)投入電容器組時(shí)，首先需要將電容器上儲(chǔ)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(guān)”，授權(quán)號(hào)：CN?101510689采用附加的電阻放電電路。打開電容器時(shí)，電容器上存儲(chǔ)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(huán)保節(jié)能降耗的時(shí)代呼聲背離。由于放電需要時(shí)間，所以投切電容器組的開關(guān)由閉合、打開到再次閉合的動(dòng)作時(shí)間長，通常為分鐘級(jí)。利用現(xiàn)有的同步開關(guān)技術(shù)背靠背投切電容器組時(shí)，電容器涌流大。

同步開關(guān)就是為了克服三極機(jī)械式觸點(diǎn)開關(guān)同時(shí)閉合和打開電容器組存在的缺點(diǎn)而研制的。可以檢索到的有關(guān)同步開關(guān)的專利文件，例如專利文件“同步開關(guān)”，專利號(hào)：ZL98808789.8；專利文件：“相控制開關(guān)設(shè)備”，申請(qǐng)?zhí)枺?0137229.7；專利文件：“同步開關(guān)”，授權(quán)公告號(hào)：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(guān)”，申請(qǐng)?zhí)枺?01010591708.0等，都講到同步開關(guān)是用三臺(tái)單極同步開關(guān)實(shí)現(xiàn)的。都是在電網(wǎng)電壓為零時(shí)閉合，開關(guān)的主觸點(diǎn)都沒有預(yù)充電裝置。

復(fù)合開關(guān)是由精確觸發(fā)動(dòng)作的晶閘管開關(guān)和沒有精度要求的三極機(jī)械開關(guān)組成，有并聯(lián)型復(fù)合開關(guān)和串聯(lián)型復(fù)合開關(guān)。專利文件：“一種電子式零投切接觸器”，申請(qǐng)?zhí)枺?1113435.6公開了一種并聯(lián)型復(fù)合開關(guān)，復(fù)合開關(guān)由于要用到晶閘管，所以比單純采用機(jī)械開關(guān)所用元件數(shù)量多，控制時(shí)序相比單純采用機(jī)械開關(guān)要復(fù)雜，工程應(yīng)用上并聯(lián)復(fù)合開關(guān)往往會(huì)遇到機(jī)械開關(guān)打開，轉(zhuǎn)入晶閘管投入運(yùn)行時(shí)，晶閘管承受的di/dt過大，造成損壞的技術(shù)難題。

專利文件：“一種投切電容器組的串聯(lián)型復(fù)合開關(guān)電路”，授權(quán)公告號(hào)：CN?1845456B公開了一種串聯(lián)型復(fù)合開關(guān)，采用一個(gè)高壓硅堆二極管與一個(gè)高壓限流電阻串聯(lián)后，并聯(lián)一個(gè)機(jī)械開關(guān)，作為慢速低精度高耐壓開關(guān)，一只晶閘管、一只二極管和一只機(jī)械開關(guān)并聯(lián)作為快速高精度低耐壓開關(guān)。串聯(lián)型復(fù)合開關(guān)電路應(yīng)用在三相電路中結(jié)構(gòu)和控制邏輯過于復(fù)雜，機(jī)械開關(guān)閉合時(shí)，晶閘管開關(guān)存在dv/dt過大，容易損壞的技術(shù)難題。該專利的最大可取處為首次提出了投切電容器組的機(jī)械開關(guān)的一種預(yù)充電電路。

專利文件“一種投切電容器組的2控3預(yù)充電相控開關(guān)電路”，授權(quán)公開號(hào)：CN201378738Y，該專利相對(duì)于專利文件“一種投切電容器組的串聯(lián)型復(fù)合開關(guān)電路”中公開的串聯(lián)型復(fù)合開關(guān)，去掉了一個(gè)晶閘管、一個(gè)二極管和一個(gè)機(jī)械開關(guān)并聯(lián)的快速高精度低耐壓開關(guān)，簡化了電路。該專利文件采用兩個(gè)獨(dú)立的單極預(yù)充電同步開關(guān)。同步開關(guān)旁的兩個(gè)高壓硅堆二極管的陰極均接在開關(guān)的電源側(cè)，或者兩個(gè)高壓硅堆二極管的陽極均接在開關(guān)的電源側(cè)。為克服開關(guān)觸點(diǎn)的彈跳現(xiàn)象，開關(guān)兩端增加了RC吸收電路。該專利提出了應(yīng)用預(yù)充電同步開關(guān)實(shí)現(xiàn)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(shù)方案，但是，該專利是采用兩臺(tái)獨(dú)立的單極同步開關(guān)實(shí)現(xiàn)三相電路的開關(guān)控制即所謂的2控3電路。這種2控3電路在低壓應(yīng)用沒有問題，2控3電路在中壓電網(wǎng)中應(yīng)用存在著產(chǎn)生重燃機(jī)率大的危險(xiǎn)。