本发明专利技术提供了一种用于向电网系统投入和切除电力设备的开关装置，包括：多个串联的晶闸管阀，在电力设备的投入和切除过程中导通；控制保护设备，用于控制每个晶闸管阀，以使得多个串联的晶闸管阀导通从而向电网系统投入电力设备，或者使得多个串联的晶闸管阀断开从而从电网系统切除电力设备；以及机械开关，与多个串联的晶闸管阀并联，其中在电力设备投入电网系统的情况下，机械开关闭合以承载流过电力设备的电流，以及在电力设备从电网系统切除前，断开机械开关。利用该开关装置，正常通流由机械开关载流，而晶闸管阀组仅在投入和切除的操作过程中工作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统的无功补偿领域，特别涉及一种用于向电网系统投切电力设备的开关装置，还涉及用于向电网系统投切电力设备的方法。
技术介绍
当前，随着经济的发展，电力用户对电能质量的要求越来越高。电压偏差是影响电能质量的一个重要方面。目前覆盖广、数量大的配电网系统存在供电半径大，结构不合理等现状，造成电压偏差问题比较突出。在现有技术中，常常采用无功补偿的方式解决电压偏差问题，以提高电能质量。最常见的是将电容器组、电抗器组等电力设备投入电网系统进行无功补偿。现有技术中的一种方式是采用机械开关，在采用机械开关向电网系统投入电容器组(或电抗器组等电力设备)时，在投入瞬间由于系统电压瞬时值与电容器电压值不同而产生较大的冲击电流，该冲击电流除对电容器组的安全运行带来极大隐患外，还将激发较大幅值的震荡过渡过程，振荡频率为电容器组与串联电抗的谐振频率。该震荡向系统注入谐波电流，降低了电能质量。而在切除电容器组时，会出现机械开关的断口电弧重燃问题， 它将产生严重的操作过电压，对电容器、开关及周边其他用电设备造成威胁。此外，利用机械开关投切电容器组还有不能随负荷的波动而频繁动作的缺点，造成部分时段电压偏差超标。作为改进，采用晶闸管或晶闸管阀组对电容器组进行投切则可以有效解决电容器组投切过程中的扰动和冲击，实现无扰动投入和电流过零自然分断。但采用晶闸管进行电容器组的投切控制也存在一定的问题。首先，在投入电容器组后晶闸管一直处于通流状态， 需要承受来自电网和补偿设备本身故障所造成的各种电流和电压冲击，降低了装置的可靠性和寿命。其次，晶间管保持在通流状态时，将产生很大的损耗。而且晶间管除通态损耗外， 在每周波换相过程中还存在开关损耗，这将造成极大的浪费。而且，由于电力电子元件的高损耗，必须采用复杂的冷却系统，常用的如水冷或风冷方式，体积大结构复杂。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方案，该开关装置可用于向电网系统(例如，民用配电网和工业用户)以并联的方式投切电容器组或滤波器组等电力设备。根据本专利技术的一个实施方案，开关装置可解决35kV及以下中压无功设备的投入和切除问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于向电网系统投入和切除电力设备的开关装置，包括多个串联的晶闸管阀，在所述电力设备的投入和切除过程中导通；控制保护设备，用于控制每个所述晶闸管阀，以使得所述多个串联的晶闸管阀导通从而向所述电网系统投入所述电力设备，或者使得所述多个串联的晶闸管阀断开从而从所述电网系统切除所述电力设备；以及机械开关，与所述多个串联的晶闸管阀并联，其中，在所述电力设备投入所述电网系统的情况下，所述机械开关闭合以承载流过所述电力设备的电流，以及在所述电力设备从所述电网系统切除前，断开所述机械开关。根据本专利技术的另一方面，提供了一种向电网系统投入电力设备的方法，所述电力设备通过开关装置与所述电网系统连接，所述开关装置包括多个串联的晶闸管阀、以及与所述多个串联的晶闸管阀并联的机械开关，所述方法包括向所述晶闸管阀中的晶闸管发送触发信号，以使所述电力设备在所述晶闸管上的电压过零时投入所述电网系统；将所述机械开关闭合以承载流过所述电力设备的电流。根据本专利技术的另一方面，提供了一种从电网系统切除电力设备的方法，其中，所述电力设备通过开关装置连接至所述电网系统，所述开关装置包括多个串联的晶闸管阀以及与所述多个串联的晶闸管阀并联的、处于闭合状态的机械开关，所述方法包括向所述多个串联的晶闸管阀中的晶闸管发送触发信号，以使所述多个串联的晶闸管阀导通；断开所述机械开关；以及断开所述多个串联的晶闸管阀，从而在所述晶闸管阀的电流过零时从所述电网系统断开所述电力设备。根据本专利技术的再一个方面，提供了一种开关装置，利用该开关装置，投入和切除电力设备时晶闸管阀组导通，正常通流时由机械开关载流，由控制保护设备在投入和切除过程中控制半导体整流器件和机械开关。由于正常通流由机械开关载流，晶闸管阀组仅在投入和切除的操作过程中工作，工作时间很短，所以该开关装置可无需散热器。根据本专利技术的再一个方面，可解决纯机械开关投切电力设备时燃弧产生电压、电流冲击以及难以实现频繁合分操作的问题。根据本专利技术的再一个方面，还可解决现有晶闸管投切电力设备时存在的需要复杂的冷却系统、运行可靠性低和带来附加损耗等问题。另外，根据本专利技术的再一个方面，在电网系统的改造中，可以完全利用原有的无功设备进行升级改造，满足智能电网对无功设备的要求。附图说明图1示出了根据本专利技术一个实施方案的开关装置的原理图；图2示出了向电网系统投入电力设备的流程图；图加至图加示出了利用如图1所示的开关装置向电网系统投入电力设备的过程，图中加粗部分表示通流；图3示出了从电网系统切除电力设备的流程图；图3a至图!Be示出了利用如图1所示的开关装置从电网系统切除电力设备的过程，图中加粗部分表示通流；图4示出了晶闸管与整流二极管的反并联对；图fe和图恥示意性地示出了触发设备的两种触发方式；以及图6a和图6b示出了避雷器的两种接线方式。具体实施例方式下面参照附图对本专利技术的实施方案进行详细说明。图1示出了根据本专利技术一个实施方案的开关装置的原理图。如图1所示，开关装置100用于向电网系统投入和切除电力设备(图中未示出)，开关装置100包括多个串联的晶闸管阀10、用于控制多个晶闸管阀10的控制保护设备20以及与串联后的多个晶闸管阀 10并联的机械开关30。为了简略起见，图1以及之后的附图中仅示出了两个晶闸管阀作为示例。每个晶闸管阀10均包括第一晶闸管Tl和第二晶闸管T2。第一晶闸管Tl和第二晶闸管T2以正反并联的方式连接在一起形成晶闸管对。形成的晶闸管对并联有动态均压设备12以保证操作中对晶闸管对的电压分配。如图1所示，动态均压设备12可例如由电阻Rl与电容器Cl串联形成。对于本领域技术人员来说，可根据实际情况选择适当的电阻和电容器作为动态均压设备12中的电阻Rl和电容器C 1。晶闸管对还并联有触发设备11。触发设备11可例如由图如和恥所示出的电路构成并在控制保护设备20的控制下触发晶闸管Tl和T2导通，这将在下面进行详细描述。控制保护设备20用于向触发设备11和机械开关30发送控制指令，以控制触发设备11和机械开关30的导通和断开。控制保护设备20接收外部电网状态信号，根据预定的控制策略，来判断是否需要向触发设备11和机械开关30发送控制指令。控制保护设备20 在判断需要向电网系统投入电力设备后，向触发设备11发送触发指令，以导通各晶闸管阀 10，在各串联的晶闸管阀10全导通后，控制保护设备20向机械开关30发送指令，以使机械开关30闭合。控制保护设备20在判断需要从电网系统中切除电力设备后，向触发设备11 发送触发指令，以导通各晶闸管阀10，在各串联的晶闸管阀10全导通后，控制保护设备20 向机械开关30发送指令，以使机械开关30断开，在机械开关30断开后，控制保护设备20 再向触发设备11发送指令，以使各晶闸管阀10从电网中断开，从而完成电力设备的切除。机械开关30与多个串联的晶闸管阀10形成的晶闸管阀组并联。机械开关30的闭合与断开也由控制保护设备20控制。在操作中，当各触发设备11收到控制保护设备20的触发指令后，向各晶闸管阀10 中的晶闸管Tl和T本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于向电网系统投入和切除电力设备的开关装置，包括：多个串联的晶闸管阀，在所述电力设备的投入和切除过程中导通；控制保护设备，用于控制每个所述晶闸管阀，以使得所述多个串联的晶闸管阀导通从而向所述电网系统投入所述电力设备，或者使得所述多个串联的晶闸管阀断开从而从所述电网系统切除所述电力设备；以及机械开关，与所述多个串联的晶闸管阀并联，其中，在所述电力设备投入所述电网系统的情况下，所述机械开关闭合以承载流过所述电力设备的电流，以及在所述电力设备从所述电网系统切除前，断开所述机械开关。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫，胡志琳，
申请(专利权)人：北京博电新能电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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