[實用新型]電壓預充式電力電容器切換開關

有效

• 申請號: 201220130469.3
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN202503298U
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 周堅衛
• 申請（專利權）人: 溫州市萬成電子有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 溫州新甌專利事務所 33210
• 代理人: 黃捷

?技術領域

本實用新型涉及一種投切操作電力電容器的切換開關。?

背景技術

電力電容器的容性負載投切會產生涌流和過電壓，對供電系統產生不良影響。目前對電力電容器的投切方式有復合式或繼電器過零式。復合式采用可控硅過零導通，由于可控硅工藝的限制，其最高耐壓性有限，容易發生可控硅擊穿，可靠性有待提高。繼電器過零式則采用電壓過零時刻進行繼電器閉合，由于繼電器吸合時間必然有離散性，往往達不到在過零點時刻準確閉合，當閉合時刻略偏離零點時，由于正弦波交流電的電壓零點附近的電壓變化率很大，而電容器的電流和電壓變化率成正比，會產生很大涌流，容易使繼電器觸點溶合，同時對電網產生污染。為了防止大涌流時觸點溶合，必須選裝大容量的專用繼電器，大大提高了設備成本。?

發明內容

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種可以防止產生投切大涌流的電壓預充式電力電容器切換開關。?

本實用新型包括連接在主線路中的繼電器，繼電器還和CPU連接，對應主線路的電流互感器則通過采樣過零檢測電路連接CPU，并聯在繼電器兩端的電位檢測電路也連接CPU，繼電器的兩端還并聯有整流電路，該整流電路的輸出端連接在繼電器和外部電力電容器之間的結點上，構成電壓預充電路。?

由于在電壓峰值附近的電壓波形最平坦，電容器電流的相位超前正弦波電壓90°，電容器電流最小，在電壓峰值附近一段時間內閉合繼電器，產生的涌流都較小，完全不會使觸點溶合。本實用新型可預先將外部電力電容器的電壓充到接近交流電的峰值電壓，使得繼電器的允許閉合時間段大大加寬，可完全防止產生大涌流，而且由于繼電器吸合時間離散性要求的降低，也就無需選裝大容量的專用繼電器，大大減少了設備成本。?

下面結合附圖和實施例進一步說明本實用新型。?

附圖說明

圖1是實施例的電路結構示意圖。?

?????????????????圖2是繼電器閉合時刻示意圖。?

?????????????????圖3是繼電器切除時刻示意圖。?

具體實施方式

如圖1所示，繼電器1連接在主線路中，繼電器1還和CPU連接，對應主線路的電流互感器3則通過采樣過零檢測電路4連接CPU，并聯在繼電器1兩端的電位檢測電路5也連接CPU，繼電器1的兩端還并聯有整流電路6，該整流電路6的輸出端連接在繼電器1和外部電力電容器2之間的結點上，構成電壓預充電路。繼電器1通常為磁保持繼電器，整流電路6一般可采用電阻7和二極管8串聯構成的半橋整流，這樣電路比較簡單實用。?

實際使用時，繼電器1和外部電力電容器2串聯在主線路中，電力電容器電流i=C×du/dt，即和電壓的變化率成正比，如圖2所示，電容器電流波形i的相位超前電壓波形U的相位90°，電壓峰值附近的電壓波形最平坦，電容器電流最小。?

工作時，首先通過整流電路6對電力電容器2進行預充電，使電壓達到峰值0.9Um以上，峰值0.9Um即圖2中水平細線所示，其和電壓波形U的相交點是P和Q。然后CPU通過電位檢測電路5在電壓正半周時測繼電器1兩端的電位，達到和電力電容器2預充電壓相等時，也即在P點處，CPU會延時{T（波形周期）－tj（繼電器吸合時間）＋th（預設增補時間）}發出繼電器吸合信號。由于磁保持繼電器1的吸合時間離散范圍一般在50~800μs內，P~Q之間范圍遠大于吸合時間離散范圍，只要將th（預設增補時間）取恰當值，如P~Q中值，可以保證繼電器1的閉合時刻均落在P~Q之間，也即電壓波形U的峰值附近，波形平坦，電壓變化率小，所以閉合時刻涌流也就很小，涌流不會超過4倍，完全不可能使觸點溶合。這樣也就無需選裝大容量的專用繼電器，可以使用普通繼電器，減小繼電器容量，明顯降低設備成本。?

切除斷開時，如圖3所示，CPU通過電流互感器3和采樣過零檢測電路4測電流的過零點，測到后，CPU延時{T（波形周期）－ts（繼電器釋放時間）}發出繼電器釋放信號，由于磁保持繼電器1的釋放較迅速，離散性很小，一般無需使用預設增補時間進行延時調整。電流過零時刻斷開的瞬間，在主線路上會產生反電勢，但是反電勢可經電阻7和二極管8串聯的回路泄放，使切除時刻無過電壓的產生。在斷開瞬間電力電容器2上的電壓為峰值電壓，由于電力電容器2內部放電電阻作用，會使電壓下降，這時電壓預充電路繼續對電力電容器2補允電壓，使其電壓維持在0.9Um以上，為下次投入閉合做好了準備。?

上述的說明僅是對應使用一個電力電容器2的情況，在實際電網中，電力電容器2都是三個使用，根據使用要求進行三角連接或者星形連接，除了CPU可以共用一個，相應的繼電器1、電流互感器3、采樣過零檢測電路4、電位檢測電路5和整流電路6也有三套，每一路的工作情況均和上述說明相同，也即實際的電力電容器切換開關產品一般都是對應三個電力電容器2連接使用的，同樣是本專利的保護范圍內。?