一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路制造技术

一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路，同步开关是由一只单极同步开关和一只两极同步开关组成的，两极同步开关中只有一个触点配置预充电电路5和位置检测模块4，电路简单，便于安装在中压柜中，同步开关投入电容器组时，闭合一只单极同步开关后，通过预充电电路给电容器组预充电，充好电再闭合一只两极同步开关，采用单台3极同步开关模式，同步开关的3极同时产生电流没有涌流，切除电容器组时，采用3个单极同步开关模式，在电流过零点打开同步开关3个触点，投切快速间隔可以为秒级，同步开关打开时电网电压和电容器组分离。

A simplified precharge synchronous switching circuit for switched capacitor banks

A simplified pre switched capacitor charging synchronous switch circuit, synchronous switch is composed of a single pole synchronous switch and a bipolar synchronous switch consisting of only one contact configuration of pre charge circuit poles synchronous switch 5 and 4 position detection module, simple circuit, convenient installation in medium voltage cabinet, synchronization switch capacitor, closed a unipolar synchronous switch, charging capacitor by pre charge circuit, charge and closed a synchronous switch using a single pole, 3 pole synchronous switch mode, synchronous switch 3 poles and current no inrush current, cut off the capacitor group, the 3 unipolar synchronous switching mode in current zero crossing open synchronous switch 3 contacts, fast switching interval can be a second, synchronous switch is open voltage and capacitor separation.

【技术实现步骤摘要】
一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路
本专利技术涉及一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路，用于电网电能质量治理工程中，可以实现对电容器组的快速无冲击电流投入和电流过零时切除，属于电力系统的无功补偿和谐波滤波

技术介绍
同步开关技术中有常规同步开关，也称选相开关或称相控开关，还有预充电开关。分析现有同步开关中的常规同步开关和预充电同步开关技术的优缺点。常规同步开关为3个单极开关在开关触点上的电压为零，也是电源电压为零点投入，没有电流冲击，电流为零打开，没有电流拉弧现象。优点主触点上不再增加元件，主回路简单。缺点需要3个独立的开关线圈驱动电路，三个触点都有位移反馈回路，以便调节投切时间，跟踪闭合时间达到准确的投切时刻；常规同步开关在电网电压为零投入，此时电网电压的电压变化率为1，电压变化快，要准确的在电压为零点投入，要求同步开关的动作精度高为±1ms，甚至±0.5ms；在首先闭合的两个单极同步开关后，电容器组产生单相电流，在第三个单极同步开关闭合时，由于电容器上存在了电压，第三个同步开关触点电压为零点偏离电网电压的过零点，很难找准第三个同步开关触点电压为零点，造成投切电流有一点冲击；一组电容器工作，再投入另外一组电容器，称为背靠背投切方式，闭合时的电流显著比单独一组投入电流大。在研发常规同步开关的过程中，许多公司投入大量时间、资金，都没有达到预期的要求，被迫放弃开发常规同步开关。预充电开关依照理想投切电容器的两个条件：将电容器预充电到峰值；在峰值点投切电容器，电流就是没有过渡过程的投切。将晶闸管投切电容器(TSC)技术和同步开关技术结合，实现了理想投切电容器的条件，产生预充电开关，达到快速、无冲击电流投切电容器。预充电技术产生不同的预充电电路结构形式，各种结构预充电开关电路各有不同的适应范围，各有优缺点，典型的专利技术专利：“基于同步预充电开关投切电容器组的装置”，专利号：201210468939.1，采用一个单极同步开关一个两极同步开关或者3个单极同步开关，3个预充电电路，3个位置反馈电路，实现快速无冲击电流的投切，但是，该专利技术同样存在着在第三个单极同步开关闭合时，由于电容器上电压变化，每次很难都找准第三个同步开关触点电压为零点，造成投切电流偶尔有一点冲击，同时预充电电路过多，结构复杂，有了预充电电路，同步开关打开时电容器组有预充电电压，电容器组没有电网电源分离。技术专利：“一种投切电容器组的2控3简化预充电同步开关电路”，专利号：201520433809.3，比专利技术专利：“一种投切电容器组的2控3预充电相控开关电路”，专利号：200910076776.0，有了很大进步，电路结构简化了，在两个同步开关K1、K2中，只在一个同步开关K2配置预充电电路，另一同步开关K1不配置预充电电路，预充电电路由两个简化为一个，动作速度快，没有电流冲击，开关切除时开关触点的电压低了，没有超过3倍的线电压，两个同步开关的动作是分别动作的，有严格的相序，缺点电路形式为2控3型，三相电路中节约了一个开关触点，使得开关触点的电压仍然高，为线电压，在中压系统工作容易产生重燃现象，不适合在中压系统工作。专利技术专利：“基于单台三极同步开关的智能型无功补偿装置”，专利号：201210066279和专利技术专利：“基于单台三极同步开关的智能型无功补偿装置”，专利号：201210097550.0，应用预充电技术，在星形电路和三角形电路中实现了单台三极开关没有电流冲击的投切电容器，专利采用两个预充电电路，预充电电路在单台三极开关打开时对电容器组预充电，有的工程场合，需要在同步开关打开时电容器与电网电压分开，于是产生了专利申请文件：“带有辅助开关触点的单台三极预充电同步开关补偿装置”专利号：201620110070.7，该专利在两个预充电回路中增加一个辅助触点，实现了单台三极开关打开时，电容器组和电网电压的分离。电容器组不再带有直流电了。缺点是电路存在两个预充电电路和一个辅助开关，辅助开关打开时要求承担主回路的电压，常规的中置柜(KN28柜)或环网柜中都是只安装一个三极的断路器或三极的接触器，如果再增加一个单极辅助开关，需要对现有的柜体重新设计，工作难度很大。综合分析常规同步开关投切电容器组和现有的各种预充电开关投切电容器技术的发展，发现晶闸管投切电容器(TSC)和同步开关投切电容器的结合产生预充电同步开关投切电容器，常规同步开关投切电容器和预充电开关投切电容器的结合产生单台三极同步预充电开关投切电容器。本专利技术将3个单极的预充电同步开关和单台3极预充电同步开关结合，产生一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路，它只用三个极的同步开关，不带辅助触点，采用预充电技术，只用一个预充电电路，只用一个位置检测模块，电路结构形式简单便于工程安装。在开关投入电容器时，由于有一个预充电电路，可以实现单台3极预充电开关的工作模式，3极开关同时投入，没有3个单极预充电同步开关的第三个单极开关投入时的投入点不确定性问题，切除电容器组时，为3个单极预充电同步开关的工作模式，开关触点在电流为零时切断，没有拉弧现象，同步预充电开关依靠自身的三个极，在开关触点切除后实现电容器和电网电源的分离，同时可以实现同步开关由切断到再次投入时的快速动作。本专利技术为一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路，电路越简单对开关柜的改动越少，越便于实施，成本越低，故障越少，越实用可靠。
技术实现思路
本专利技术一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路，提出了同步开关是由一只单极同步开关K1和一只两极同步开关K2组成的，两极同步开关K2中的一个触点K2B配置预充电电路5，两极同步开关K2的另一个触点K2A和单极同步开关K1的触点不配置预充电电路，单极同步开关K1和两极同步开关K2的输入端接在三相电网电源上，输出端与电容器组连接，电容器组的电抗器L电容器C连接成星形连接型式，两极同步开关K2触点K2A所在相的电容器的两端放置放电线圈PT，放电线圈PT的二次侧连接到控制保护模块2，同步开关K2的位移由位置检测模块4检测，控制保护模块2接受来自同步电压检测模块1、位置检测模块4、放电线圈PT的二次侧和投切命令S1的信息，按照时序在单极同步开关K1的触点和两极同步开关K2的触点上的电压和电压变化率同时为零点与电压为零点，控制同步开关K1、K2线圈驱动模块3输出，驱动单极同步开关K1线圈和两极同步开关K2线圈，投入单极同步开关K1和两极同步开关K2，实现无冲击电流的投切电容器组，在电流为零点，打开单极同步开关K1的触点和两极同步开关K2的触点，实现电流为零的切断，所述单极同步开关K1和两极同步开关K2可以安装在三相电路的任意三相，所述单极同步开关K1和两极同步开关K2为永磁真空接触器或者永磁断路器，也可以是电磁式的真空接触器或者电磁式的断路器，还可以是永磁式继电器，。在两极同步开关K2中一个触点K2B两端并联连接着预充电电路5，预充电电路5由二极管D1和限流电阻R1串联连接组成，二极管D1的阴极连接到电网电源，闭合单极同步开关K1的触点，通过预充电电路5，达到对电容器组的电容器C的预充电的作用，在两极同步开关K2的另一个触点K2A和单极同步开关K1的触点两端，没有连接预充电电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路，其特征在于：同步开关是由一只单极同步开关K1和一只两极同步开关K2组成的，两极同步开关K2中的一个触点K2B配置预充电电路5，两极同步开关K2的另一个触点K2A和单极同步开关K1的触点不配置预充电电路，单极同步开关K1和两极同步开关K2的输入端接在三相电网电源上，输出端与电容器组连接，电容器组的电抗器L电容器C连接成星形连接型式，两极同步开关K2触点K2A所在相的电容器的两端放置放电线圈PT，放电线圈PT的二次侧连接到控制保护模块2，同步开关K2的位移由位置检测模块4检测，控制保护模块2接受来自同步电压检测模块1、位置检测模块4、放电线圈PT的二次侧和投切命令S1的信息，同步开关K2的位移由位置检测模块4检测，按照时序在单极同步开关K1的触点和两极同步开关K2的触点上的电压和电压变化率同时为零点与电压为零点，控制同步开关K1、K2线圈驱动模块3输出，驱动单极同步开关K1线圈和两极同步开关K2线圈，投入单极同步开关K1和两极同步开关K2，实现无冲击电流的投切电容器组，在电流为零点，打开单极同步开关K1的触点和两极同步开关K2的触点，实现电流为零的切断，所述单极同步开关K1和两极同步开关K2可以安装在三相电路的任意三相，所述单极同步开关K1和两极同步开关K2为永磁真空接触器或者永磁断路器，也可以是电磁式的真空接触器或者电磁式的断路器，还可以是永磁式继电器。...

【技术特征摘要】
1.一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路，其特征在于：同步开关是由一只单极同步开关K1和一只两极同步开关K2组成的，两极同步开关K2中的一个触点K2B配置预充电电路5，两极同步开关K2的另一个触点K2A和单极同步开关K1的触点不配置预充电电路，单极同步开关K1和两极同步开关K2的输入端接在三相电网电源上，输出端与电容器组连接，电容器组的电抗器L电容器C连接成星形连接型式，两极同步开关K2触点K2A所在相的电容器的两端放置放电线圈PT，放电线圈PT的二次侧连接到控制保护模块2，同步开关K2的位移由位置检测模块4检测，控制保护模块2接受来自同步电压检测模块1、位置检测模块4、放电线圈PT的二次侧和投切命令S1的信息，同步开关K2的位移由位置检测模块4检测，按照时序在单极同步开关K1的触点和两极同步开关K2的触点上的电压和电压变化率同时为零点与电压为零点，控制同步开关K1、K2线圈驱动模块3输出，驱动单极同步开关K1线圈和两极同步开关K2线圈，投入单极同步开关K1和两极同步开关K2，实现无冲击电流的投切电容器组，在电流为零点，打开单极同步开关K1的触点和两极同步开关K2的触点，实现电流为零的切断，所述单极同步开关K1和两极同步开关K2可以安装在三相电路的任意三相，所述单极同步开关K1和两极同步开关K2为永磁真空接触器或者永磁断路器，也可以是电磁式的真空接触器或者电磁式的断路器，还可以是永磁式继电器。2.根据权利要求1所述的一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路，其特征在于：在两极同步开关K2中一个触点K2B两端并联连接着预充电电路5，预充电电路5由二极管D1和限流电阻R1串联连接组成，二极管D1的阴极连接到电网电源，闭合单极同步开关K1的触点，通过预充电电路5，达到对电容器组的电容器C的预充电的作用，在两极同步开关K2的另一个触点K2A和单极同步开关K1的触点两端，没有连接预充电电路，所述二极管D1为高压硅堆或者普通二极管，所述限流电阻R1为高压电阻器或者普通电阻器。3.根据权利要求1所述的一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路，其特征在于：所述的电容器组的电抗器L电容器C可以是三角形连接型式，也可以是星形连接型式。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路，其特征在于：单极同步开关K1安装在三相电源的一相、两极同步开关K2安装在三相电源的另外两相，所述的控制保护模块2接到投切开关S1投入命令工作时，闭合单极同步开关K1的触点，闭合单极同步开关K1触点的时刻，二极管D1承受着反压，待二极管承受正压时，通过同步开关K1的触点和预充电电路5，给星形结构型的电容器组的对应两相电容器预充电，若干个周波后，对应两相电容器预充电到电网线电压的峰值，两极同步开关K2的另一触点K2A和串联连接的电抗器、电容器这相支路，由于不配置预充电电路，电容器没有预充电，电容器的电压为零，在两极同步开关K2的触点K2A的电压为零点和电压变化率为1时刻，闭合两极同步开关K2，完成电容器组没有电流冲击的投入动作，所述的控制保护模块2接到转换开关S1停止命令停止时，在同步开关K1的触点所在相的相电流为零和电流变化率为-1时，打开单极同步开关K1的触点，在两极同步开关K2配置预充电电路5的触点K2B所在相的电流为零和电流变化率为1时打开两极同步开关K2的触点，完成一次电容器组的投切动作，控制保护模块2得到位置检测模块4的两极同步开关K2的投切位置信息，调整两极同步开关K2的投切时间，修正两极同步开关K2长期动作发生的误差，使投切点跟踪理想投切时刻，单极同步开关K1和两极同步开关K2打开后，电容器组和电网电压断开，电流为零时刻打开单极同步开关K1和两极同步开关K2，电容器组中的电容器存在直流的电网相电压的峰值电压，电容器两端并联着放电线圈PT，通过放电线圈快速放电为零，为再次投入做准备，没有并联放电线圈的电容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建宁，
申请(专利权)人：北京馨容纵横科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11