[發明專利]低壓電容器新型投切開關

在審

• 申請號: 201710363220.4
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107039989A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 王祝華;朱國豪;林福;黃曉龍;傅智河;張士錢
• 申請（專利權）人: 龍巖學院
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 談杰

技術領域

本發明涉及電學技術領域，尤其涉及一種低壓電容器新型投切開關。

背景技術

近年來隨著電力電子裝置的廣泛應用，感性負載和非線性負載的大量增加， 電網中的無功功率大量增加，由于無功功率在電網中傳輸會造成網絡損耗以及 受電端電壓下降，嚴重影響供電質量。因此，在電網中裝設無功補償裝置已成 為滿足電網無功需求的必要手段。在終端用戶中，使用低壓電容器進行無功補 償是最常用的辦法。目前國內無功補償電容器裝置所使用的投切開關的性能對 比如下：

(1)接觸器。采用接觸器作為投切開關，接入電容的瞬間產生很大的涌流， 造成接觸器的觸頭處產生火花，容易燒毀觸頭，而在分斷電容時可投切開關之 后，能粘住觸頭，造成觸頭拉不開。

(2)晶閘管開關：繼傳統機械觸點出現無觸點的電子開關，可以實現過零 觸發，具有導通無涌流，切斷無過電壓的特點，但開關電路運行時有較大的導 通壓降，帶來電能損耗和發熱問題。

(3)復合開關：由雙向晶閘管與接觸器并聯構成，具有過零觸發、動作時 間短、限制電容器合閘涌流、觸點無燒結的優點。但耐電壓、電流沖擊性較差， 容易損壞，安全穩定性較弱，機械觸點存在燒壞可能性，正常運行時接觸器開 關始終接通，線圈一直通電，增加了電能損耗。

(4)選相開關：雖避免了復合開關的可控硅組件容易出現的故障，但單觸 點磁保持結構，仍有產生電弧預燃和重燃的可能性。

從投切開關的性能對比可知，目前普遍選用的電容器投切開關在運行中仍 存在的缺陷，需要在提高開關的可靠性和安全性方面進行改進。投切開關是電 容器的關鍵部件，因此，研發新型投切開關能實現過零無觸點投切，達到精確 補償，節能降耗的目的，符合國家節能政策要求，具有非常現實的意義。

現有技術方案

根據晶閘管投切電容器(TSC)技術的自動補償原理，TSC的電路原理如圖4 所示，選取投入電容器時刻總的原則是投入電容時刻(晶閘管導通時刻)必須是 電網電壓u_S與電容器當前端電壓u_C相等的時刻。因為根據電容器的特性，若投 入電容器時刻的電源電壓與電容器當前端電壓不等，電容器電壓突變，會產生 很大的合閘涌流，可能會損壞晶閘管或給電網帶來高頻沖擊。而在TSC切除電 容器時，由于切除過程中開關觸點會產生電弧重燃現象，導致電容器過電壓， 但在電流過零時刻切除電容器，可以實現開關接點無電弧分斷。因此晶閘管控 制的電容器一定是在電流過零的情況下切除。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種低壓電容器新型投切開 關。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

本發明由電流互感器、電壓互感器、濾波電路、電流采樣電路、電壓采樣 電路、數字信號處理器、控制器、過零檢測與觸發電路、磁保持繼電器驅動電 路、投切開關、三相補償電容、分相補償電容組成，所述電流互感器和所述電 壓互感器的輸出端分別依次通過所述濾波電路、所述電流采樣電路、所述電壓 采樣電路、所述控制器、所述過零檢測與觸發電路和所述磁保持繼電器驅動電 路與一組連接三相補償電容的投切開關連接，另一組投切開關連接在分相補償 電容上，且設置有輸出指示燈。

進一步，所述投切開關由雙向晶閘管、磁保持繼電器和RC阻容吸收電路組 成。

進一步，所述磁保持繼電器的驅動電路由四個電阻、四個三極管、兩個繼 電器線圈和兩個二極管組成，兩個電阻、兩個三極管、一個二極管和一個繼電 器線圈組成合閘驅動電路，另外兩個電阻、兩個三極管、一個二極管和一個繼 電器線圈組成分閘驅動電路。

進一步，所述過零檢測與觸發電路由六個電阻、一個壓敏電阻、兩個光耦 器、一個電容和一個雙向可控硅組成。

本發明的有益效果在于：

本發明是一種低壓電容器新型投切開關，與現有技術相比，本發明研究機 械開關抖動的影響，解決由開關抖動引起的過壓、電弧等問題。在復合開關和 選相開關的基礎上，采用微電子技術和過零點投切技術，改進電路結構，不存 在可控硅損壞和單觸點磁保持燒壞現象，不會產生電弧預燃和重燃，故障率低， 長期運行成本低。新型投切開關可實現過零無觸點投切，投切過程無過電壓、 無涌流產生、無電弧、快速補償等功能，能降低運行成本，延長電容器使用壽 命。

附圖說明

圖1是本發明的電力電容器投切框圖；

圖2是本發明的磁保驅動持繼電器驅動電路圖；

圖3是本發明的過零檢測與觸發電路電路圖；