CN101510689A - 同步开关 - Google Patents

同步开关 Download PDF

Info

Publication number
CN101510689A
CN101510689A CNA2009100109130A CN200910010913A CN101510689A CN 101510689 A CN101510689 A CN 101510689A CN A2009100109130 A CNA2009100109130 A CN A2009100109130A CN 200910010913 A CN200910010913 A CN 200910010913A CN 101510689 A CN101510689 A CN 101510689A
Authority
CN
China
Prior art keywords
capacitor
contact
voltage
phase
magnetic latching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2009100109130A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101510689B (zh
Inventor
王家强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN2009100109130A priority Critical patent/CN101510689B/zh
Publication of CN101510689A publication Critical patent/CN101510689A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101510689B publication Critical patent/CN101510689B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Relay Circuits (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Abstract

一种结构简单、成本较低、可以无涌流投切电容器、具有高可靠性的电容器投切开关。其中包括3只磁保持继电器J1－J3及相应的控制电路，可以控制一台三相电力电容器C，J1的接点输入端连接A相电源，J1的接点输出端连接电容器C的第一端，J2的接点输入端连接B相电源，J2的接点输出端连接电容器C的第二端，J3的接点输入端连接C相电源，J3的接点输出端连接电容器C的第三端。磁保持继电器接点的闭合与断开操作受控制电路控制，所有磁保持继电器的接点闭合与断开时刻都与电源的相位密切相关，因此属于同步开关，利用同步开关的功能可以实现电容器的无涌流投入与电流过零切除。

Description

同步开关
技术领域：
本发明涉及电力系统中用于补偿无功电流的无功补偿装置(又称功率因数补偿装置)，尤其涉及无功补偿装置中电容器的投切控制方式。
背景技术：
在现有的无功补偿装置中，普遍使用交流接触器、复合开关或者晶闸管等器件来控制电容器的投入和切除。使用交流接触器会造成电容器投入时的涌流现象，使用晶闸管会产生很大的导通损耗，而复合开关采用晶闸管与继电器接点并联的方法不仅成本高而且由于晶闸管对浪涌电压及雷击的敏感性较高使可靠性下降。
发明内容：
本发明的目的是提供一种结构简单、成本较低、可以无涌流投入电容器、电流过零切除电容器、具有高可靠性的的电容器投切开关。
本发明使用如下技术方案来实现：
在同步开关中包括3只磁保持继电器J1-J3及相应的控制电路，可以控制一台三相电力电容器C，J1的接点输入端连接A相电源，J1的接点输出端连接电容器C的第一端，J2的接点输入端连接B相电源，J2的接点输出端连接电容器C的第二端，J3的接点输入端连接C相电源，J3的接点输出端连接电容器C的第三端。
磁保持继电器接点的闭合与断开操作受控制电路控制，所有磁保持继电器的接点闭合与断开时刻都与电源的相位密切相关，因此属于同步开关，利用同步开关的功能可以实现电容器的无涌流投入与电流过零切除。
为了实现同步开关的功能，三只磁保持继电器不能同时动作。在执行电容器的投入操作时，J1与J3的接点应该首先在AC相线电压为零的时刻闭合，然后J2的接点在B相相电压为零的时刻闭合，就可以实现无涌流投入(零电压投入)电容器的同步开关功能。在执行电容器的切除操作时，由于电容器的电压与电流有90度的相位差，因此J2应该在B相相电压的峰值时刻(B相电流为零)断开，然后J1与J3的接点在AC相线电压峰值时刻(A、C相电流为零)断开，就可以实现电容器电流过零切除的同步开关功能。
由于磁保持继电器接点的动作较慢，通常由发出驱动信号到接点动作到位需要十几毫秒到几十毫秒的延时时间。为了实现同步开关功能，控制电路必须准确测量电源的相位，并且能够确定磁保持继电器接点的动作延时时间，以便提前发出磁保持继电器驱动信号，从而保证磁保持继电器接点在需要的时刻动作到位。
磁保持继电器接点在闭合动作过程中可能会产生电弧的预燃现象，所谓电弧预燃现象就是在接点闭合过程中，由于接点距离不断减小以至于绝缘强度不足产生电弧击穿的现象。接点在断开动作过程中会产生电弧的重燃现象。所谓电弧重燃现象就是在接点断开过程中，接点距离还没有增加到足够的绝缘强度而产生电弧重新燃烧的现象。电弧预燃与重燃现象导致电路的导通与切断与接点的机械接触状态不一致，因而影响同步开关的性能。
产生电弧预燃与重燃现象的主要原因是接点的运动速度过慢。在接点闭合的过程中，动接点与静接点间的距离不断缩小，绝缘强度不断减弱，如果在这个过程中接点间的电压升高至超过接点间隙的绝缘电压，那么就会出现电弧预燃现象。同样，在接点断开的过程中，动接点与静接点间的距离逐渐增加，绝缘强度逐渐增加，如果在这个过程中接点间的电压升高至超过接点间隙的绝缘电压，那么就会出现电弧重燃现象。由于工频交流电源的周期是20毫秒，在一个工频周期里，电源电压会出现两次峰值和两次过零点，过零时刻与峰值时刻的间隔只有5毫秒，如果接点闭合或者断开的过程为十几毫秒到几十毫秒，那么在接点闭合或者断开的过程中，接点间的电压就有若干次达到电源电压的峰值，因此就有可能发生电弧预燃与重燃现象。接点的运动速度越慢，发生电弧预燃与重燃现象的可能性就越大。
为了消除电弧预燃与重燃现象，最有效的手段是提高磁保持继电器的接点动作速度。如果磁保持继电器接点闭合或者断开的动作时间小于5毫秒，那么就可以避免电弧预燃与重燃现象。在接点闭合的过程中，因为选择为电压过零闭合所以驱动信号要提前，如果接点的闭合过程为5毫秒，那么就要在电压为峰值时发出驱动信号，在接点动作的过程中，接点距离在不断减小，绝缘强度也在不断地减小，但是接点间的电压也在不断地减小，直至电压为零时接点闭合，因此不会出现电弧预燃现象。同样的道理，在接点断开的过程中，因为选择为电流过零断开，如果接点的断开动作过程为5毫秒，那么在接点开始断开时，由于电流为零因此没有电弧，断开以后，接点距离在不断增加，绝缘强度也在不断地增加，接点间的电压也在不断地增加，由于接点的断开距离与接点间的电压升高速度一致，当电压升高至峰值时，接点已经完成断开动作到位，有足够的绝缘强度，因此不会出现电弧重燃现象。
制造具有快速动作接点的磁保持继电器是比较复杂的。提高磁保持继电器的线圈驱动电压可以提高磁保持继电器的接点动作速度，由于磁保持继电器的线圈是间歇驱动的，因此适当提高线圈的驱动电压不会对磁保持继电器的安全运行造成影响，却为消除电弧预燃与重燃现象提供了有效手段。还不仅如此，由于每一个磁保持继电器的接点运动速度是不一致的，因此为正确实现同步开关功能增加了难度。提高了接点运动速度，也就减小了各个磁保持继电器的动作时间的偏差，使得同步开关功能比较容易实现。实测表明，将磁保持继电器的线圈驱动电压提高至额定电压的三倍不会产生任何问题，但通常可以将接点闭合与断开动作时间减少到5毫秒以内。
由于磁保持继电器的线圈驱动电压可以影响到接点动作速度，因此电源电压的波动就会影响磁保持继电器接点的动作时间，以至于影响同步开关操作的准确性。为了消除电源电压波动的影响，可以使用稳压电源来提供磁保持继电器的线圈驱动电压。但是稳压电源使复杂性增加、损耗增加、成本增加。简便的方法是使用电压反馈补偿技术，由单片机检测磁保持继电器的线圈驱动电压，然后根据实测电压调整磁保持继电器驱动控制信号的提前时间，当电源电压升高时减少磁保持继电器的操作提前时间，当电源电压降低时增加磁保持继电器的操作提前时间。从而保证在各种电压状态下，都可以实现准确地同步开关操作。由于实现同步开关的操作控制比较复杂，必须使用单片机来进行控制，因此增加一个电压检测功能非常简单。虽然电压反馈补偿技术使单片机软件的复杂性增加，但软件的开支是一次性的。
三相电力电容器在电流过零切除时会剩余异常的高电压，不论三相电力电容器是三角形接法还是中性点浮空的星形接法，在电流过零切除之后，总会有一个电容器的剩余电压为交流电压峰值的1.366倍。由于电容器内部的放电电阻阻值很高，放电速度很慢，这样高的剩余电压会对电容器的寿命产生严重影响，也会影响下一次电容器投入时的同步开关操作，因此同步开关必须具有附加的电阻放电电路，使电容器切除之后在几秒钟之内就能够将剩余电压释放掉。既保证电容器的寿命不受剩余高电压的严重影响，又为下一次电容器的投入做好准备。放电电阻可以用继电器接点也可以用晶闸管进行控制，在电容器切除之后，将放电电阻接入。
附图说明
图1为本发明所述实施例的示意图。图中的J1-J3为磁保持继电器接点，C为电力电容器，KZDL为控制电路，J4-J6为放电继电器接点，R1-R3为放电电阻。
具体实施方式
下面结合图1说明本发明的一种具体实施方式：
当投入电容器时，控制电路首先测量AC相线电压的过零点，如果磁保持继电器的闭合动作时间为5毫秒，则在测量到过零点之后5毫秒时发出J1与J3的闭合驱动信号，于是J1与J3的接点就正好在AC相线电压的下一个过零点闭合。然后在B相相电压过零点之后5毫秒发出J2的闭合驱动信号，于是J2接点就正好在B相相电压下一个过零点闭合，这就是投入电容器时的同步操作，从而实现了电容器的无涌流投入。
当切除电容器时，控制电路首先测量B相相电压的过零点，如果磁保持继电器的断开动作时间(从驱动信号发出到接点开始分离)为3毫秒，则在测量到过零点之后2毫秒时发出J2的断开驱动信号，于是J2的接点就正好在B相相电压的峰值时刻(B相电流为零)断开。在B相断开之后，电容器就变成接在AC相之间的单相电容器，控制电路再测量AC相线电压的过零点，在测量到过零点之后2毫秒时发出J1和J3的断开驱动信号，于是J1和J3的接点就正好在AC相线电压的峰值时刻(A、C相电流为零)断开。这就是切除电容器时的同步操作，从而实现了电容器的电流过零切除。
控制电路提供的磁保持继电器驱动电压为磁保持继电器额定驱动电压的3倍左右，从而使磁保持继电器接点的动作速度足够快。
J4-J6是放电继电器接点，在电容器切除之后，放电继电器接点在控制电路的控制下闭合数秒钟，使放电电阻R1-R3接入电路，将电容器的剩余电压迅速释放掉。

Claims (4)

1，一种无功补偿装置中使用的用于控制电容器投切的同步开关，其特征在于：所述的同步开关由三只磁保持继电器J1-J3及相应的控制电路组成，可以控制一台三相电力电容器，J1的接点输入端连接A相电源，J1的接点输出端连接电容器的第一端，J2的接点输入端连接B相电源，J2的接点输出端连接电容器的第二端，J3的接点输入端连接C相电源，J3的接点输出端连接电容器的第三端，在执行电容器的投入操作时，J1与J3的接点首先在AC相线电压为零的时刻闭合，然后J2的接点在B相相电压为零的时刻闭合，在执行电容器的切除操作时，J2的接点首先在B相相电压的峰值时刻断开，然后J1与J3的接点在AC相线电压峰值时刻断开。
2.根据权利要求1所述的同步开关，其特征在于：所述的同步开关的控制电路为磁保持继电器控制线圈提供比额定电压高得多的操作驱动电压。
3.根据权利要求1所述的同步开关，其特征在于：所述的同步开关的控制电路能够对电源电压的波动进行补偿，当电源电压升高时减少磁保持继电器的操作提前时间，当电源电压降低时增加磁保持继电器的操作提前时间。
4，根据权利要求1所述的同步开关，其特征在于：所述的同步开关具有附加的电阻放电电路，当电容器切除以后放电电阻可以在几秒钟之内将电容器的剩余电压释放掉，放电电阻的接入可以用继电器接点来控制，也可以用晶闸管来控制。
CN2009100109130A 2009-03-30 2009-03-30 同步开关 Expired - Fee Related CN101510689B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100109130A CN101510689B (zh) 2009-03-30 2009-03-30 同步开关

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100109130A CN101510689B (zh) 2009-03-30 2009-03-30 同步开关

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101510689A true CN101510689A (zh) 2009-08-19
CN101510689B CN101510689B (zh) 2010-11-17

Family

ID=41002981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009100109130A Expired - Fee Related CN101510689B (zh) 2009-03-30 2009-03-30 同步开关

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101510689B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102013688A (zh) * 2010-12-16 2011-04-13 江苏南自通华电力自动化有限公司 一种用于控制三相电力电容器投切的同步开关
CN102662133A (zh) * 2012-05-23 2012-09-12 无锡晶磊电子有限公司 带电容三相电抗器的放电装置
CN108493956A (zh) * 2011-11-03 2018-09-04 豪倍公司 同步电容器开关的控制系统
CN108667039A (zh) * 2018-05-21 2018-10-16 西安科技大学 一种用于并联补偿电路投切的专用开关及方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102013688A (zh) * 2010-12-16 2011-04-13 江苏南自通华电力自动化有限公司 一种用于控制三相电力电容器投切的同步开关
CN102013688B (zh) * 2010-12-16 2012-12-12 江苏华德电力科技有限公司 一种用于控制三相电力电容器投切的同步开关
CN108493956A (zh) * 2011-11-03 2018-09-04 豪倍公司 同步电容器开关的控制系统
CN108493956B (zh) * 2011-11-03 2022-08-30 豪倍公司 同步电容器开关的控制系统
CN102662133A (zh) * 2012-05-23 2012-09-12 无锡晶磊电子有限公司 带电容三相电抗器的放电装置
CN108667039A (zh) * 2018-05-21 2018-10-16 西安科技大学 一种用于并联补偿电路投切的专用开关及方法
CN108667039B (zh) * 2018-05-21 2019-03-26 西安科技大学 一种用于并联补偿电路投切的专用开关及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101510689B (zh) 2010-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2892717B2 (ja) 電力開閉制御装置
CN104392859A (zh) 电子灭弧装置
NO168009C (no) Elektrisk koplingsanordning.
CN102013688B (zh) 一种用于控制三相电力电容器投切的同步开关
US10998710B2 (en) High-voltage DC cut-off device
CN2800620Y (zh) 智能式过零分合闸断路器
CN101510689B (zh) 同步开关
CN102394611A (zh) 复合接触器
CN104362751A (zh) 一种智能切换开关
CN101383243A (zh) 电力开关装置及其控制方法
CN106300398B (zh) 一种基于稳态波形拟合的相间负荷转移终端装置
CN101088201B (zh) 电力潮流控制
CN102751730A (zh) 一种低压无功补偿用电磁式同步开关模块
CN101295593B (zh) 电流零点附近断电交流电力开关
CN106356878B (zh) 一种基于波形拟合的相间负荷转移方法
CN106451500B (zh) 一种基于暂态波形拟合的相间负荷转移终端装置
CN102946106A (zh) 可控硅复合开关
CN202443886U (zh) 一种同步开关
CN201928031U (zh) 一种用于控制三相电力电容器投切的同步开关
CN101887822A (zh) 一种继电器小电压控制装置和方法
CN202949229U (zh) 可控硅复合开关
CN102593847B (zh) 基于单台三极同步开关的智能型无功补偿装置
CN107154609A (zh) 一种高可靠性快速开关型故障限流器
CN202759250U (zh) 用于中压无功补偿的快速无冲击电容投切开关
CN201732732U (zh) 一种继电器小电压控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101117

Termination date: 20140330