專利名稱：一種新型低壓電力電容器組多組分級循環(huán)自動投切控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城鄉(xiāng)低壓配電網(wǎng)及電力用戶側(cè)無功補償用的電力電容器組，多組分級循環(huán)自動投切的控制裝置。
目前，我國電力系統(tǒng)用作無功補償?shù)碾娏﹄娙萜鹘M的投切方式，歸納起來，按其發(fā)展可分四種類型1.手投即采用如空氣開關(guān)等有觸點開關(guān)，視需要，人工拉、合閘并入電網(wǎng)運行，無任何自動控制設(shè)置。其接線方式參見

圖1。優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、開關(guān)不發(fā)熱和成本低。缺點不能適應(yīng)電網(wǎng)無功負載變化而相應(yīng)變化。合閘有涌流、拉閘有過電壓，當單臺容量較大、臺數(shù)、組數(shù)較多時更嚴重，拉合閘時常出現(xiàn)嚴重電弧，燒損開關(guān)觸頭及設(shè)備，安全可靠性均差。
2.以功率因數(shù)控制器自動投切開關(guān)采用交流接觸器等有觸點開關(guān)，接線方式參見圖2。優(yōu)點基本能適應(yīng)電網(wǎng)無功負載而相應(yīng)變化，作多組分級自動投切，結(jié)構(gòu)尚簡，成本較低，開關(guān)不發(fā)熱。缺點合閘有涌流、拉閘有過電壓，當電容器單臺容量較大，分級數(shù)多時更嚴重，投切較頻時觸頭易損，交流接觸器易壞，可靠性較差。
3.以單片微機型智能化監(jiān)測器作控制器，仍采用交流接觸器有觸點開關(guān)進行多組分級投切。接線方式參見圖3。
優(yōu)點由于采用單片機智能化監(jiān)測，采樣迅速，精度較高，功能較多，更能靈敏地適應(yīng)電網(wǎng)無功負載變化而變化。開關(guān)不發(fā)熱。能適用于電容器單臺容量較大及分組數(shù)較多，總?cè)萘恳噍^大的電容器組分級投切。
缺點合閘時涌流、拉閘時過電壓的現(xiàn)象無法避免。當電容器隨機性合閘時，若恰遇電壓峰值將會產(chǎn)生高頻涌流Iy=2·Ie·SKQC]]>其中Ie為電容器額定電流(安，有效值)，SK為電容器安裝點電網(wǎng)短路容量；Qc為電容器組容量。此涌流可達電容器額定電流的6-20多倍。嚴重威脅電容器組長期安全運行。若電容器分組數(shù)多，當投入的分組數(shù)愈多，隨后投入的分組涌流更大。不少生產(chǎn)廠家為減小涌流的危害，采取串聯(lián)電抗器予以抑制，又常引起過電壓運行和諧波放大，危及運行安全和電容器損壞。
4.以單片微機型智能化監(jiān)測器作控制器。采用固態(tài)繼電器SSR即可控硅無觸點開關(guān)進行多組分級自動投切。接線分式參見圖4。優(yōu)點由于它是以無觸點的半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有觸點開關(guān)作投切，且與邏輯電路兼容，以由監(jiān)測器作為控制器發(fā)出的微弱控制信號在電網(wǎng)電壓過零的瞬間直接驅(qū)動大負載電流和電容器電流過零瞬間截止負載電流，故它投電容器時無涌流，切時無過電壓，反應(yīng)速度快，能跟蹤電網(wǎng)無功負荷的快速度變化而調(diào)切，可靠性也高。缺點固態(tài)繼電器主要缺點是存在通態(tài)壓降，熱耗高需相應(yīng)散熱措施，其導(dǎo)通后最大發(fā)熱量按實際通過電流每1A為1，5瓦計算。因此電容器實際運行電流單相或三相合計超過10A就需考慮配置相應(yīng)的散熱器(大且重)，超過30A需再考慮加風扇和足夠的通風道強迫風冷，若近100A以上尚應(yīng)考慮水冷。否則固態(tài)繼電器極易過熱燒毀。由于它的熱平衡較難處理，嚴重制約了它的發(fā)展。
本發(fā)明所述一種新型低電壓電力電容組多組分級循環(huán)自動投切控制裝置，它包括起控制器作用的監(jiān)測器，受所述監(jiān)測器控制的投切裝置和分組電容器，其特征在于所述投切裝置包括一個雙向可控硅無觸點開關(guān)W、對應(yīng)于N個分組電容的2N個交流接觸器有觸點開關(guān)；所述2N個交流接觸器有觸點開關(guān)中，N個為有觸點旁路開關(guān)B1-B2，N個為有觸點主開關(guān)K1-Kn；所述N個有觸點旁路開關(guān)B1-Bn一端均與所述雙向可控硅無觸點開關(guān)N的一端相連接，另一端分別與對應(yīng)的分組電容C1-Cn相連接；所述雙向可控硅無觸點開關(guān)W的另一端與電網(wǎng)端相連接；所述N個有觸點主開關(guān)K1-Kn的一端均與電網(wǎng)端相連接，另一端分別與對應(yīng)的分組電容C1-Cn相連接；所述投切裝置的無觸點開關(guān)W、2N個有觸點開關(guān)的控制端均與所述監(jiān)測器相連接。
所述監(jiān)測器針對投切及運行要求，按時序編程實現(xiàn)多組分級循環(huán)自動投切控制，在分級投入時，監(jiān)測器捕捉電網(wǎng)電壓過零點瞬間，發(fā)出自動投入指令信號，按先投Bn，再投W，使Cn運行后，再投Kn后切Bn，最后切W的順序；在分級切斷時，監(jiān)測器按下述步驟發(fā)出自動切除的指令信號先投Bn，再投W，然后切Kn，在電流過零瞬間切W，使Cn退出后，最后切Bn。
在雙向可控硅無觸點開關(guān)W與電網(wǎng)連接線中，串接有熔斷器R；在有觸點主開關(guān)K1-Kn與電網(wǎng)的連接線中，分別串接有熔斷器R1-Rn；在電網(wǎng)與本裝置的連接線上，串接有總開關(guān)K。
本發(fā)明與傳統(tǒng)的裝置相比，具有如下效果運用微機控制快速跟蹤電網(wǎng)電壓，無功負載之需求，自動分級投切時，綜合性地徹底解決了長期困擾供電部門的涌流，過電壓與發(fā)熱的重大難題，大大提高了電容器組運行中的安全可靠性。
并且由于本裝置可作到無涌流，所以電容器組可取消作抑制涌流用的串聯(lián)電抗器和內(nèi)置電抗；它還可取消分散熱用的(強迫風冷)風扇及通風通道等；還由于全部分級主開關(guān)和旁路開關(guān)均采用價廉的體積又小的有觸點開關(guān)交流接觸器，所以它比新近流行的無觸點開關(guān)投切裝置突顯其總體結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，成本還要低，維護運行方便。
本裝置之使用還可以使原有無功補償用電容器組的單臺容量、總體容量及分組數(shù)大大放寬限制，更利于供電部門及用戶的配置使用，特別是箱式變、配電室，戶外變臺綜合箱(柜)等內(nèi)的電容器組將得到最佳應(yīng)用。
1.分級投入設(shè)若需投入一組(例C1電容器時，作控制器用的監(jiān)測器將按下述步驟發(fā)出自動投入的指令信號投B1→投W→C1運行→投K1→切B1→切W若監(jiān)測到尚需再增投一組(例(2)時，監(jiān)測器作適當延時后，發(fā)出如下投入指令信號投B2→投W→C2運行→投K2→切B2→切W以此類推，……。若需再增投n組電容器時，同上理，監(jiān)測器依次分級發(fā)出指令信號。
從中可見(1)由于監(jiān)測器捕促電網(wǎng)電壓過“零”點瞬間指令，W固態(tài)繼電器導(dǎo)通使C1電容器組投入運行，故無涌流產(chǎn)生。
(2)在C1電容器組并網(wǎng)已運行后才合K1交流接觸器，此時K1觸頭二端等電位，故無沖擊。
(3)K1投入后，才斷開B1旁路交流接觸器及在電容電流過“零”瞬間斷開W固態(tài)繼電器，故對B1及W均不致產(chǎn)生過電壓。
(4)此時只用K1起長期運行之作用。故電容器組在運行中K1開關(guān)不發(fā)熱。
2.分級切斷設(shè)若監(jiān)測到需退出一組(例C1)電容器時，作控制器用的監(jiān)測器將按下述步驟發(fā)出自動切除的指令信號投B1→投W→切K1→切W→C1退出→切B1設(shè)若尚需退出其他若干組電容器(例C2、C3……)，監(jiān)測器可按上述步驟，逐一作出適當延時后分級發(fā)出類同的指令信號。
從中可以看出(1)在欲切K1前，由于已先將B1及W平穩(wěn)投入，故切K1時，電容器C1仍正常運行。隨后方由固態(tài)繼電器在電流過“零”瞬間斷開電容回路，故無過電壓發(fā)生。
(2)交流接觸器K1僅作長期運行用，不可切斷電容回路之責。故其觸頭不會有損。
本裝置是用于分有二小組及以上的多小組結(jié)構(gòu)，每小組的電力電容器可以是單臺，也可是多臺并聯(lián)。電力電容器可以是單相，也可以是三相的。
權(quán)利要求
1.一種新型低電壓電力電容組多組分級循環(huán)自動投切控制裝置，它包括起控制器作用的監(jiān)測器，受所述監(jiān)測器控制的投切裝置和分組電容器，其特征在于所述投切裝置包括一個雙向可控硅無觸點開關(guān)W、對應(yīng)于N個分組電容的2N個交流接觸器有觸點開關(guān)；所述2N個交流接觸器有觸點開關(guān)中，N個為有觸點旁路開關(guān)B1-B2，N個為有觸點主開關(guān)K1-Kn；所述N個有觸點旁路開關(guān)B1-Bn一端均與所述雙向可控硅無觸點開關(guān)N的一端相連接，另一端分別與對應(yīng)的分組電容C1-Cn相連接；所述雙向可控硅無觸點開關(guān)W的另一端與電網(wǎng)端相連接；所述N個有觸點主開關(guān)K1-Kn的一端均與電網(wǎng)端相連接，另一端分別與對應(yīng)的分組電容C1-Cn相連接；所述投切裝置的無觸點開關(guān)W、2N個有觸點開關(guān)的控制端均與所述監(jiān)測器相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型低電壓電力電容組多分級循環(huán)自動投切控制裝置，其特征在于所述監(jiān)測器針對投切及運行要求，按時序編程實現(xiàn)多組分級循環(huán)自動投切控制，在分級投入時，監(jiān)測器捕捉電網(wǎng)電壓過零點瞬間，發(fā)出自動投入指令信號，按先投Bn，再投W，使Cn運行后，再投Kn后切Bn，最后切W的順序；在分級切斷時，監(jiān)測器按下述步驟發(fā)出自動切除的指令信號先投Bn，再投W，然后切Kn，在電流過零瞬間切W，使Cn退出后，最后切Bn。
3.如權(quán)利要求1所述的一種新型低電壓電力電容組多分級循環(huán)自動投切控制裝置，其特征在于在雙向可控硅無觸點開關(guān)W與電網(wǎng)連接線中，串接有熔斷器R；在有觸點主開關(guān)K1-Kn與電網(wǎng)的連接線中，分別串接有熔斷器R1-Rn；在電網(wǎng)與本裝置的連接線上，串接有總開關(guān)K。
全文摘要
本發(fā)明涉及低壓配電網(wǎng)無功補償用的電力電容組自動投切控制裝置。它利用現(xiàn)有的固態(tài)繼電器無觸點開關(guān)與交流接觸器有觸點開關(guān)組合連接，再輔以作控制器用的監(jiān)測器，針對投切及運行的要求，按時序編程實現(xiàn)多組分級循環(huán)自動投切控制。本裝置可綜合地徹底解決傳統(tǒng)控制裝置的投切涌流、過電壓與開關(guān)元件發(fā)熱的問題，提高了電容器組運行中的安全可靠性。同時還具有體積小、成本低和維護運行方便等優(yōu)點。
文檔編號H02J3/18GK1433117SQ0210021
公開日2003年7月30日 申請日期2002年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月7日
發(fā)明者張晉 申請人:中電電能監(jiān)控技術(shù)有限公司, 張晉