[發(fā)明專利]一種三相不平衡治理裝置的換相開關(guān)及其換相方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610076674.9
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN107040252A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹元亞;劉洋洋;葉衛(wèi)華;繆偉;夏民;崔椿洪;葛明明;袁蒙;賁寶強(qiáng);周嫻姊;任思源
• 申請（專利權(quán)）人: 中電普瑞科技有限公司;國網(wǎng)安徽省電力公司蕪湖供電公司;南京南瑞集團(tuán)公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H03K17/725
• 分類號: H03K17/725;H02J3/26
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力電子的裝置及方法，具體涉及一種三相不平衡治理裝置的換相開關(guān)及其換相方法。

背景技術(shù)

在低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)中，存在大量的單相、不對稱負(fù)荷，三相負(fù)荷運(yùn)行隨機(jī)變化，這些負(fù)荷會使配電系統(tǒng)產(chǎn)生三相不平衡，導(dǎo)致供電系統(tǒng)三相電壓、電流的不平衡，產(chǎn)生負(fù)序電壓和負(fù)序電流，降低供電電能質(zhì)量，嚴(yán)重時影響用戶的正常用電，同時增加線路及變壓器損耗，降低供電可靠性，甚至?xí)鸫竺娣e停電，中性線燒斷等嚴(yán)重的后果。

三相不平衡治理裝置是為配電網(wǎng)三相電壓不平衡治理而研發(fā)的一款產(chǎn)品，不同于傳統(tǒng)的治理裝置，它能夠避免在負(fù)荷投切瞬間產(chǎn)生的涌流，相間切換速度快，同時避免晶閘管長期運(yùn)行帶來的發(fā)熱問題，換相過程不停電，同時對系統(tǒng)無沖擊。配網(wǎng)三相不平衡治理裝置的應(yīng)用，將大幅提高配電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行水平。

最先應(yīng)用于三相不平衡治理的裝置是投切交流接觸器，這是一種傳統(tǒng)的負(fù)載投切方式，由于三相交流電的相位互成120°，對交流接觸器投切控制，理論上不存在最佳操作相位點，使得它投入或切除電網(wǎng)時，要產(chǎn)生一個暫態(tài)的過渡過程，；在切換容性負(fù)載時，由于容性負(fù)載電壓不能瞬變，交流接觸器投切電網(wǎng)時，由于其相位點是隨機(jī)的，所以會產(chǎn)生幅值很大、頻率很高的浪涌電流。

隨著電力電子器件應(yīng)用的發(fā)展和普及，后來人們研發(fā)出由晶閘管為核心的晶閘管開關(guān)。在運(yùn)行時晶閘管通態(tài)壓降約為1V左右，通態(tài)損耗較大，需要加裝散熱器或強(qiáng)迫風(fēng)冷裝置以避免PN結(jié)的熱擊穿，同時晶閘管對電壓變化率(dv/dt)非常敏感，遇到操作過電壓及雷擊等電壓突變的情況很容易誤導(dǎo)通而被涌流損壞。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種三相不平衡治理裝置的換相開關(guān)及其換相方法，采用接觸器與晶閘管并聯(lián)使用的方式，結(jié)合接觸器運(yùn)行功耗小和晶閘管開關(guān)速度快的特點，三相不平衡治理裝置的換相開關(guān)同時具備了交流接觸器和電力電子投切開關(guān)二者的優(yōu)點，換相過程不停電，同時對系統(tǒng)無沖擊。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種三相不平衡治理裝置的換相開關(guān)，其改進(jìn)之處在于，所述換相開關(guān)包括換相開關(guān)外殼以及封裝在外殼內(nèi)的三相晶閘管閥-交流接觸器并聯(lián)結(jié)構(gòu)和觸發(fā)板，所述觸發(fā)板的觸發(fā)信號通過觸發(fā)線與三相晶閘管閥的門極連接，所述晶閘管閥-交流接觸器并聯(lián)結(jié)構(gòu)與設(shè)置在外殼內(nèi)的電流互感器連接。

進(jìn)一步地，每一相晶閘管閥-交流接觸器并聯(lián)結(jié)構(gòu)由并聯(lián)的晶閘管閥和交流接觸器并聯(lián)組成，所述晶閘管閥由反并聯(lián)的晶閘管組成。

本發(fā)明提供一種三相不平衡治理裝置換相開關(guān)的換相方法，其改進(jìn)之處在于，所述換相方法采用三相不平衡治理裝置的換相開關(guān)實現(xiàn)，包括：

換相開關(guān)保持在工作相，工作相的交流接觸器合閘，晶閘管閉鎖；非工作相的交流接觸器處于分閘狀態(tài)，晶閘管閉鎖；

在電力系統(tǒng)三相不平衡度超過國標(biāo)要求時，換相開關(guān)切換至低負(fù)載相。

進(jìn)一步地，換相開關(guān)切換至低負(fù)載相的工作過程包括：

將工作相換相晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通；

工作相晶閘管導(dǎo)通后工作相的交流接觸器分閘；

工作相的交流接觸器分閘后，工作相的晶閘管關(guān)斷；

低負(fù)載相晶閘管過零觸發(fā)導(dǎo)通；

低負(fù)載相晶閘管過零觸發(fā)導(dǎo)通后，低負(fù)載相交流接觸器合閘；

低負(fù)載相交流接觸器合閘后，低負(fù)載相晶閘管閉鎖。

進(jìn)一步地，換相時間最大10ms。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是：

1)三相不平衡治理：能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)三相不平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)，使三相支路平均分配負(fù)荷，降低三相不平衡引起的三相負(fù)載及變壓器損耗，提高供電質(zhì)量和供電可靠性，降低用戶投訴率；

2)不停電切換：采用過零換相技術(shù)，換相時間最大10ms，能夠避免在負(fù)荷投切瞬間產(chǎn)生的較大涌流，避免對用戶的用電設(shè)備產(chǎn)生影響；

3)智能缺相不停電技術(shù)：對于單相線路故障引起的用戶斷電，換相開關(guān)可快速斷開故障相，同時主控系統(tǒng)進(jìn)行快速計算，并將用戶切換至線路電流裕度最大的正常相運(yùn)行，避免用戶斷電，提高供電質(zhì)量；

4)節(jié)能可靠：采用雙相晶閘管并聯(lián)接觸器結(jié)構(gòu)，避免傳統(tǒng)換相開關(guān)中半導(dǎo)體器件長期運(yùn) 行帶來的發(fā)熱問題，將大幅提高配網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性，裝置自身損耗小，接近零損耗，對環(huán)境無電磁污染、無噪聲污染；

5)安裝方式靈活：可適應(yīng)室內(nèi)、室外、壁掛、柱上等多種安裝方式。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的換相開關(guān)示意圖；