專利名稱：一種新型低壓電力電容器組多組分級(jí)循環(huán)自動(dòng)投切控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及城鄉(xiāng)低壓配電網(wǎng)及電力用戶側(cè)無功補(bǔ)償用的電力電容器組，多組分級(jí)循環(huán)自動(dòng)投切的控制裝置。
目前，我國電力系統(tǒng)用作無功補(bǔ)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(diǎn)開關(guān)，視需要，人工拉、合閘并入電網(wǎng)運(yùn)行，無任何自動(dòng)控制設(shè)置。其接線方式參見

圖1。優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、開關(guān)不發(fā)熱和成本低。缺點(diǎn)不能適應(yīng)電網(wǎng)無功負(fù)載變化而相應(yīng)變化。合閘有涌流、拉閘有過電壓，當(dāng)單臺(tái)容量較大、臺(tái)數(shù)、組數(shù)較多時(shí)更嚴(yán)重，拉合閘時(shí)常出現(xiàn)嚴(yán)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(dòng)投切開關(guān)采用交流接觸器等有觸點(diǎn)開關(guān)，接線方式參見圖2。優(yōu)點(diǎn)基本能適應(yīng)電網(wǎng)無功負(fù)載而相應(yīng)變化，作多組分級(jí)自動(dòng)投切，結(jié)構(gòu)尚簡，成本較低，開關(guān)不發(fā)熱。缺點(diǎn)合閘有涌流、拉閘有過電壓，當(dāng)電容器單臺(tái)容量較大，分級(jí)數(shù)多時(shí)更嚴(yán)重，投切較頻時(shí)觸頭易損，交流接觸器易壞，可靠性較差。
3.以單片微機(jī)型智能化監(jiān)測器作控制器，仍采用交流接觸器有觸點(diǎn)開關(guān)進(jìn)行多組分級(jí)投切。接線方式參見圖3。
優(yōu)點(diǎn)由于采用單片機(jī)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(fù)載變化而變化。開關(guān)不發(fā)熱。能適用于電容器單臺(tái)容量較大及分組數(shù)較多，總?cè)萘恳噍^大的電容器組分級(jí)投切。
缺點(diǎn)合閘時(shí)涌流、拉閘時(shí)過電壓的現(xiàn)象無法避免。當(dāng)電容器隨機(jī)性合閘時(shí)，若恰遇電壓峰值將會(huì)產(chǎn)生高頻涌流 其中Ie為電容器額定電流(安，有效值)，SK為電容器安裝點(diǎn)電網(wǎng)短路容量；Qc為電容器組容量。此涌流可達(dá)電容器額定電流的6-20多倍。嚴(yán)重威脅電容器組長期安全運(yùn)行。若電容器分組數(shù)多，當(dāng)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(yùn)行和諧波放大，危及運(yùn)行安全和電容器損壞。
4.以單片微機(jī)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(diǎn)開關(guān)進(jìn)行多組分級(jí)自動(dòng)投切。接線分式參見圖4。優(yōu)點(diǎn)由于它是以無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有觸點(diǎn)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(hào)在電網(wǎng)電壓過零的瞬間直接驅(qū)動(dòng)大負(fù)載電流和電容器電流過零瞬間截止負(fù)載電流，故它投電容器時(shí)無涌流，切時(shí)無過電壓，反應(yīng)速度快，能跟蹤電網(wǎng)無功負(fù)荷的快速度變化而調(diào)切，可靠性也高。缺點(diǎn)固態(tài)繼電器主要缺點(diǎn)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(shí)際通過電流每1A為1.5瓦計(jì)算。因此電容器實(shí)際運(yùn)行電流單相或三相合計(jì)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(fēng)扇和足夠的通風(fēng)道強(qiáng)迫風(fēng)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(yán)重制約了它的發(fā)展。
本實(shí)用新型所述一種新型低電壓電力電容器組多組分級(jí)循環(huán)自動(dòng)投切控制裝置以作控制器用的監(jiān)測器根據(jù)投切及運(yùn)行的要求按時(shí)序編程來控制分組電容器的投切，其特征在于所述控制器控制的是雙向可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)、分組有觸點(diǎn)主開關(guān)和分組有觸點(diǎn)旁路開關(guān)，按1+2N接線方式與分組電容器連接；其中1+2N中的1為雙向可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)，2N為交流接觸器有觸點(diǎn)開關(guān)，N為電容器分組數(shù)；本裝置中僅有一個(gè)雙向可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)，其一端通過分組熔斷器R、總開關(guān)K與電網(wǎng)相連接，另一端分別通過有觸點(diǎn)旁路開關(guān)B1-B2和每組電容器C1-Cn相連接，該雙向可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)的控制極與所述控制器相連接；所述分組有觸點(diǎn)主開關(guān)K1-Kn的一端分別通過分組熔斷器R1-Rn與所述總開關(guān)的非電網(wǎng)一端相連接，分組有觸點(diǎn)主開關(guān)另一端分別與對(duì)應(yīng)的分組電容器C1-Cn相連接；上述有觸點(diǎn)主開關(guān)K1-Kn，有觸點(diǎn)旁路開關(guān)B1-Bn的控制極分別與控制器相連接；所述總開關(guān)K在正常狀態(tài)下處于合閘狀態(tài)，在分級(jí)投入時(shí)，控制器捕捉電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)瞬間，發(fā)出自動(dòng)投入指令信號(hào)，按先投Bn再投W，使Cn運(yùn)行后，再投Kn后切Bn，再切W的順序根據(jù)需要進(jìn)行分級(jí)投入；在分級(jí)切斷時(shí)，控制器按下述步驟發(fā)出自動(dòng)切除的指令信號(hào)先投Bn，再投W，然后依次切Kn、切W，使Cn退出后，最后切Bn。
本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的裝置相比，具有如下效果運(yùn)用微機(jī)控制快速跟蹤電網(wǎng)電壓，無功負(fù)載之需求，自動(dòng)分級(jí)投切時(shí)，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(yùn)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(qiáng)迫風(fēng)冷)風(fēng)扇及通風(fēng)通道等；還由于全部分級(jí)主開關(guān)和旁路開關(guān)均采用價(jià)廉的體積又小的有觸點(diǎn)開關(guān)交流接觸器，所以它比新近流行的無觸點(diǎn)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(hù)運(yùn)行方便。
本裝置之使用還可以使原有無功補(bǔ)償用電容器組的單臺(tái)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(tái)綜合箱(柜)等內(nèi)的電容器組將得到最佳應(yīng)用。
1.分級(jí)投入設(shè)若需投入一組(例C1電容器時(shí)，作控制器用的監(jiān)測器將按下述步驟發(fā)出自動(dòng)投入的指令信號(hào)投B1→投W→C1運(yùn)行→投K1→切B1→切W若監(jiān)測到尚需再增投一組(例(2)時(shí)，監(jiān)測器作適當(dāng)延時(shí)后，發(fā)出如下投入指令信號(hào)投B2→投W→C2運(yùn)行→投K2→切B2→切W以此類推，……。若需再增投n組電容器時(shí)，同上理，監(jiān)測器依次分級(jí)發(fā)出指令信號(hào)。
從中可見(1)由于監(jiān)測器捕促電網(wǎng)電壓過“零”點(diǎn)瞬間指令，W固態(tài)繼電器導(dǎo)通使C1電容器組投入運(yùn)行，故無涌流產(chǎn)生。
(2)在C1電容器組并網(wǎng)已運(yùn)行后才合K1交流接觸器，此時(shí)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(duì)B1及W均不致產(chǎn)生過電壓。
(4)此時(shí)只用K1起長期運(yùn)行之作用。故電容器組在運(yùn)行中K1開關(guān)不發(fā)熱。
2.分級(jí)切斷設(shè)若監(jiān)測到需退出一組(例C1)電容器時(shí)，作控制器用的監(jiān)測器將按下述步驟發(fā)出自動(dòng)切除的指令信號(hào)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(dāng)延時(shí)后分級(jí)發(fā)出類同的指令信號(hào)。
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(shí)，電容器C1仍正常運(yùn)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(yùn)行用，不可切斷電容回路之責(zé)。故其觸頭不會(huì)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(tái)，也可是多臺(tái)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器組多組分級(jí)循環(huán)自動(dòng)投切控制裝置以作控制器用的監(jiān)測器根據(jù)投切及運(yùn)行的要求按時(shí)序編程來控制分組電容器的投切，其特征在于所述控制器控制的是雙向可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)、分組有觸點(diǎn)主開關(guān)和分組有觸點(diǎn)旁路開關(guān)，按1+2N接線方式與分組電容器連接；其中1+2N中的1為雙向可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)，2N為交流接觸器有觸點(diǎn)開關(guān)，N為電容器分組數(shù)；本裝置中僅有一個(gè)雙向可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)，其一端通過分組熔斷器R、總開關(guān)K與電網(wǎng)相連接，另一端分別通過有觸點(diǎn)旁路開關(guān)B1-B2和每組電容器C1-Cn相連接，該雙向可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)的控制極與所述控制器相連接；所述分組有觸點(diǎn)主開關(guān)K1-Kn的一端分別通過分組熔斷器R1-Rn與所述總開關(guān)的非電網(wǎng)一端相連接，分組有觸點(diǎn)主開關(guān)另一端分別與對(duì)應(yīng)的分組電容器C1-Cn相連接；上述有觸點(diǎn)主開關(guān)K1-Kn，有觸點(diǎn)旁路開關(guān)B1-Bn的控制極分別與控制器相連接；所述總開關(guān)K在正常狀態(tài)下處于合閘狀態(tài)，在分級(jí)投入時(shí)，控制器捕捉電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)瞬間，發(fā)出自動(dòng)投入指令信號(hào)，按先投Bn再投W，使Cn運(yùn)行后，再投Kn后切Bn，再切W的順序根據(jù)需要進(jìn)行分級(jí)投入；在分級(jí)切斷時(shí)，控制器按下述步驟發(fā)出自動(dòng)切除的指令信號(hào)先投Bn，再投W，然后依次切Kn、切W，使Cn退出后，最后切Bn。
專利摘要本實(shí)用新型涉及低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償用的電力電容組自動(dòng)投切控制裝置。它利用現(xiàn)有的固態(tài)繼電器無觸點(diǎn)開關(guān)與交流接觸器有觸點(diǎn)開關(guān)組合連接，再輔以作控制器用的監(jiān)測器，針對(duì)投切及運(yùn)行的要求，按時(shí)序編程實(shí)現(xiàn)多組分級(jí)循環(huán)自動(dòng)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(yùn)行中的安全可靠性。同時(shí)還具有體積小、成本低和維護(hù)運(yùn)行方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J3/18GK2523091SQ0220027
公開日2002年11月27日 申請(qǐng)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(qǐng)人:張晉, 中電電能監(jiān)控技術(shù)有限公司