CN102025160B - 一种智能组合电力电容器 - Google Patents

Abstract

一种智能组合电力电容器，涉及低压配电网的无功补偿设备，包括壳体(1)，还包括：一轻触式的控制面板(3)，设在壳体(1)前端，且朝向壳体(1)前侧面；一微电子测控装置，设在壳体(1)内部，所述微电子测控装置包括一单片机；一带谐波消除的电容器组合投切开关，设在壳体(1)内部，由微电子测控装置控制其投切；一总电源开关，设在壳体(1)后端，且开关手柄朝向壳体(1)顶面设置；若干接线端，设在壳体(1)后端，且开口方向与壳体(1)后侧面垂直；一防护盖(2)，设在壳体(1)后端用于防止误触动接线端或异物进入接线端引发事故。本发明所述的智能组合电力电容器，投切时的使用安全，冲击电流小，长寿命，低成本，安装操作简便。

Description

一种智能组合电力电容器

技术领域

本发明涉及0.4KV电网无功功率补偿设备，特别是指用于低压配电网及无功补偿的设备，具体的说是一种智能组合电力电容器。

背景技术

电网中的大部分设备都属于干性负荷，用电环境和空间环境相对比较恶劣。通常需要在电网中并联电容器等无功补偿装置，以减少感性负荷所产生的无功损耗，提高线路输送过程中的无功损耗。

加装电容器进行无功功率补偿是一种投资相对非常少，节能降损效果明显的措施。现有市场较为常用的补偿方式是，在母线上安装电容器组，输配电终端分散并联安装电容器组，在用电车间配电屏安装电容器组，以及在单台电动机出安装并联电容器等。通常用户无功功率补偿措施都是在0.4KV配电屏端通过功率因数控制器来控制多组电力电容器的投切，使功率因素达到0.95左右。

由于一个配电屏无功功率补偿机构包括电力刀开关，熔断器，无功补偿检测装置，电容器专用继电器，电力电容器等组成，如需达到消除谐波功能，还需另加谐波消除线圈。其存在如下缺点：投切电流大，对线路产生浪涌冲击电流，投切继电器触点寿命短，接线繁杂，占用空间大，维护检修不方便，成本高，机械连接部件多，设备容易失效。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种智能组合电力电容器，投切时的使用安全，冲击电流小，长寿命，低成本，安装操作简便。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种智能组合电力电容器，包括壳体1，其特征在于还包括：

一轻触式的控制面板3，设在壳体1前端，且朝向壳体1前侧面；

一微电子测控装置，设在壳体1内部，所述微电子测控装置包括一单片机；

一带谐波消除的电容器组合投切开关，设在壳体1内部，由微电子测控装置控制其投切；

一总电源开关，设在壳体1后端，且开关手柄朝向壳体1顶面设置；

若干接线端，设在壳体1后端，且接线端的开口方向与壳体1后侧面垂直；

一防护盖2，设在壳体1后端用于防止误触动接线端或异物进入接线端引发事故。

在上述技术方案的基础上，所述总电源开关为断路器。

在上述技术方案的基础上，壳体1后部的顶面设有至少两个突起的固定件，

防护盖2呈L形，其水平部分与壳体1顶面平行，其垂直部分与壳体1后侧面平行，水平部分上设有与固定件数量相同的U形的插入触脚21，

防护盖2通过将插入触脚21插接在固定件上与壳体1后端连接。

在上述技术方案的基础上，防护盖2的垂直部分的末端设有若干L形的突出块22，两相邻的突出块22间留有间隙23，间隙23的数量、尺寸与接线端的数量、尺寸适配。

在上述技术方案的基础上，壳体1下部设有电力电容器。

在上述技术方案的基础上，所述电力电容器共三只，且为三台低压电容器，三台低压电容器为共补“△”型连接或分补“Y”型连接，共补“△”型连接时，其中的一相在合闸情况下通过总电源开关直接与电网连接，电力电容器的投切由带谐波消除的电容器组合投切开关控制。

在上述技术方案的基础上，轻触式的控制面板包括第一反相器IC1A和第二反相器IC1B，第一反相器IC1A的输出端和第二反相器IC1B的输入端连接，第一反相器IC1A的输入端分别和电阻R2的一端、电容C1的一端连接，电阻R2的另一端和第二反相器IC1B的输出端连接，电容C1的另一端接地，第一反相器IC1A的输出端还分别和电阻R1的一端、电阻R5的一端连接，电阻R1的另一端分别连接开关BP的一端、电容C2的正极，开关BP的另一端与第一反相器IC1A的输入端连接，电容C2的负极接地，电阻R5的另一端与发光二极管LED1的正极连接，发光二极管LED1的负极接地，第二反相器IC1B的输出端还分别和电阻R3的一端、电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与发光二极管LED2的正极连接，发光二极管LED2的负极接地，电阻R3的另一端与三极管T1的基极连接，三极管T1的发射极接地，三极管T1的集电极分别与CUP端子、电阻R4的一端连接，CUP端子连接到到CPU控制端，电阻R4的另一端接VCC。

在上述技术方案的基础上，带谐波消除的电容器组合投切开关包括一过零触发IC，晶闸管SCR1和SCR2反向并联后，晶闸管SCR1的阳极A极、SCR2的阴极K极，SCR1的阴极K、SCR2的阳极A极分别连接到继电器J1的一对常开触点，晶闸管SCR1的阳极A极、SCR2的阴极K极连接到K1端子，晶闸管SCR1的阴极K极、SCR2的阳极A极串联一电感L后连接到K2端子，S3端子和S4端子分别连接到继电器J1的驱动线圈，S1端子和S2端子连接过零触发IC U1的输入端，且S1端子上串联一电阻R4，电阻R4限制通过U1的电流大小，对过零触发IC起保护作用，电阻R3并联在晶闸管SCR2的门极G极和阴极K极之间，电阻R2并联在晶闸管的门极G极和阴极K极之间，电阻R1一端连接在晶闸管SCR1的门极G极，电阻R1另一端连接到过零触发IC的一个输出控制端，过零触发IC的另一个输出控制端连接到晶闸管SCR2的门极G极。

本发明所述的智能组合电力电容器，投切时的使用安全，冲击电流小，长寿命，低成本，安装操作简便。

附图说明

本发明有如下附图：

图1智能组合电力电容器的结构示意图

图2防护盖的结构示意图

图3轻触式的控制面板电路原理图

图4带谐波消除电容器组合投切开关电路原理图

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明所述的智能组合电力电容器，包括壳体1，还包括：

一轻触式的控制面板3，设在壳体1前端，且朝向壳体1前侧面；

一微电子测控装置，设在壳体1内部，所述微电子测控装置包括一单片机；

一带谐波消除的电容器组合投切开关，设在壳体1内部，由微电子测控装置控制其投切；

一总电源开关，设在壳体1后端，且开关手柄朝向壳体1顶面设置；

若干接线端，设在壳体1后端，且接线端的开口方向与壳体1后侧面垂直；

一防护盖2，设在壳体1后端用于防止误触动接线端或异物进入接线端引发事故。本发明由于采用了轻触式的控制面板3和防护盖2，在合闸状况下，无法拆卸或碰触到接线端的电力线路金属裸露部分，确保安全。

所述轻触式的控制面板3为无裸露机械开关操控面板，包括状态选择轻触开关，设置轻触开关，LED运行状态指示灯，还有数码管运行参数显示窗口。

所述带谐波消除电容器组合投切开关，是指两只过零触发晶闸管反向并联后，与磁保持继电器触点并联，再串联一只消谐波电感，用于在微电子测控装置驱动下，投入或者切断电力电容器。

在上述技术方案的基础上，所述总电源开关为断路器。

在上述技术方案的基础上，如图2所示，壳体1后部的顶面设有至少两个突起的固定件，防护盖2呈L形，其水平部分与壳体1顶面平行，其垂直部分与壳体1后侧面平行，水平部分上设有与固定件数量相同的U形的插入触脚21，防护盖2通过将插入触脚21插接在固定件上与壳体1后端连接。

在上述技术方案的基础上，防护盖2的垂直部分的末端设有若干L形的突出块22，两相邻的突出块22间留有间隙23，间隙23的数量、尺寸与接线端的数量、尺寸适配。

在上述技术方案的基础上，壳体1下部设有电力电容器。

在上述技术方案的基础上，所述电力电容器共三只，且为三台低压电容器，三台低压电容器为共补“△”型连接或分补“Y”型连接，共补“△”型连接时，其中的一相在合闸情况下通过总电源开关直接与电网连接，电力电容器的投切由带谐波消除的电容器组合投切开关控制。所述电力电容器共三只，在单片机的驱动下，可自动选择投入或者切断壳体下方安装的三只电力电容器。所述单片机的型号可以为STC90C58RD+。

综上所述，本发明包括置于电力电容器上方的壳体，在所述壳体中安装微电子测控装置，壳体接线端设有电气安全机械保护装置(即防护盖2)，一个不带机械开关的设置、状态监控界面(即轻触式的控制面板3)，消谐波电容器组合投切开关。所述外壳电气安装保护装置，是一个在合闸状态下无法进行电气线路装卸的塑料护防盖，并且能可靠遮挡住电气裸露端子，所述不带机械开关的设置、状态监控界面是一个全部是轻触开关进行设置的，包括LED灯指示运行状态，数码管设置参数、显示运行数据的，通过线缆与微电子测控装置连接的，轻触式的控制面板，所述消谐波电容器组合投切开关，其包括过零触发两只反向并联的晶闸管，和一只磁保持继电器触点并联，两个并联组合开关再串联一只消谐波电感。

本发明设置的防护盖2具有以下优点：

1、本发明在合闸状态下无法进行电气线路装卸工作，起到警示、强制分闸作用，能确保操作人员的人身安全。例如：由于工人安装电气线路有时忘记把断路器打到分闸状态，也就是断电状态。这样接线端子就处于通电状态，也就是合闸状态，工人一触碰到接线端子就会发生触电，严重会危险其生命。

2、本发明防尘效果好。由于电力电容器在运行状态时，接线端子部位上没有任何的遮挡物，由于外界环境影响，有时会进入灰尘或铁销之类的东西，如掉入是导电之物会使两个接线端子直接接触，使其产生火花而产生短路。

图3为轻触式的控制面板的一个具体实施例，如图所示：

轻触式的控制面板包括第一反相器IC1A和第二反相器IC1B，第一反相器IC1A的输出端和第二反相器IC1B的输入端连接，第一反相器IC1A的输入端分别和电阻R2的一端、电容C1的一端连接，电阻R2的另一端和第二反相器IC1B的输出端连接，电容C1的另一端接地，第一反相器IC1A的输出端还分别和电阻R1的一端、电阻R5的一端连接，电阻R1的另一端分别连接开关BP的一端、电容C2的正极，开关BP的另一端与第一反相器IC1A的输入端连接，电容C2的负极接地，电阻R5的另一端与发光二极管LED1的正极连接，发光二极管LED1的负极接地，第二反相器IC1B的输出端还分别和电阻R3的一端、电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与发光二极管LED2的正极连接，发光二极管LED2的负极接地，电阻R3的另一端与三极管T1的基极连接，三极管T1的发射极接地，三极管T1的集电极分别与CUP端子、电阻R4的一端连接，CUP端子连接到到CPU控制端，电阻R4的另一端接VCC。

1、刚通电情况下，因为C1存在，使IC1A输入端为低电平，通过IC1A、IC1B两个反相器，使IC1B输出为低电平，三极管T1截止，三极管T1集电极因为R4上拉电阻的存在，输出高电平到CPU控制端，CPU接受指令自动运行，由于R2的存在，IC1B输出的低电平通过R2反馈到IC1A的输入端，使IC1A、IC1B构成一个可靠的稳定电路，IC1B输出保持在低电平。CPU即前述的单片机。

2、IC1B输出低电平时，同时IC1A输出端为高电平，通过R1向C2充电，为下次选择状态做准备，同时选择合适的充放电时间参数，时间一般为0.5～1秒钟，可以避免按键开关抖动，使选择不稳定。

3、按下BP时，此时电容C2上电平与IC1A输入端刚好反相，使IC1A状态翻转，同时IC1B状态也翻转过来，IC1B输出高电平，通过电阻R3使三级管T1导通，三极管T1集电极为低电平输出到CPU，CPU收到指令切换到手动调试状态。

4、IC1A此时输出为低电平，松开按键BP以后，通过电阻R1放掉电容C2上的电能，当再次按下BP时，因为此时C2两端为低电平，IC1A输入端瞬间被拉为低电平，IC1A状态翻转，同时，IC1A输出端也变为低电平，三极管T1截止，集电极因为上拉电阻R4存在输出高电平，CPU收到指令，又切换到自动状态。

图3中IC1A和IC1B为同一IC(IC型号可以是CD4069)中普通反相器，R1和R2比大于或等于10∶1，R1不小于10k，C2和C1比大于10∶1，C2大小于1UF，以保证电路可靠工作，R3一般选择1k以上10k以下电阻，R4为10k。

轻触式的控制面板具有以下优点：

开关不裸露在外界环境中，最大限度延长可靠性，即使忘记在调试完成后，没有重新切换到工作状态，在下次来电时，也能默认切换到工作状态，避免设备人为因素没有投入运行，LED1指示自动运行，LED2指示手动状态。

图4为带谐波消除电容器组合投切开关的一个具体实施例，如图所示：

带谐波消除的电容器组合投切开关包括一过零触发IC，晶闸管SCR1和SCR2反向并联后，晶闸管SCR1的阳极A极、SCR2的阴极K极，SCR1的阴极K、SCR2的阳极A极分别连接到继电器J1的一对常开触点，晶闸管SCR1的阳极A极、SCR2的阴极K极连接到K1端子，晶闸管SCR1的阴极K极、SCR2的阳极A极串联一电感L后连接到K2端子，S3端子和S4端子分别连接到继电器J1的驱动线圈，S1端子和S2端子连接过零触发IC U1的输入端，且S1端子上串联一电阻R4，电阻R4限制通过U1的电流大小，对过零触发IC起保护作用，电阻R3并联在晶闸管SCR2的门极G极和阴极K极之间，电阻R2并联在晶闸管的门极G极和阴极K极之间，电阻R1一端连接在晶闸管SCR1的门极G极，电阻R1另一端连接到过零触发IC的一个输出控制端，过零触发IC的另一个输出控制端连接到晶闸管SCR2的门极G极。

所述K1，K2是所述带谐波消除电容器组合投切开关连接壳体1下部设置的电力电容器的开关。其中K1连接到总电源开关输出的一个端子上，K2连接到电力电容器上。所述S1，S2，S3，S4都受控于微电子测控装置。由微电子测控装置检测到功率因数下降到设定要求以下时，投入电力电容器，当功率因数达到设定要求或者过补偿时，则在微电子测控装置控制下切断电力电容器。

U1为过零触发IC，例如可以是可控硅过零触发器MOC3083，晶闸管SCR1、SCR2反向并联，然后再和继电器J1常开触点并联，晶闸管SCR1、SCR2受控于过零触发IC，微电子测控装置通过S1端子和S2端子驱动过零触发IC时，晶闸管在电源电压过零时导通，最大限度减轻对电网的浪涌冲击电流，继电器J1晚于U1一定时间接通，可保护继电器触点不受大电流冲击，延长继电器使用寿命，继电器J1接通后，使晶闸管SCR1、SCR2阳极和阴极电压为零，由晶闸管工作原理可知：当晶闸管阳极和阴极电压不足以维持导通的时候，晶闸管截止，退出工作，此时不管U1是否导通，晶闸管均截止，使晶闸管不会发热烧坏。在SCR1阴极、SCR2阳极，和继电器的静触点共同端，且串联电感L，以达到消除谐波的目的。

Claims (7)

1.一种智能组合电力电容器，包括壳体（1），其特征在于还包括：

一轻触式的控制面板（3），设在壳体（1）前端，且朝向壳体（1）前侧面；

一微电子测控装置，设在壳体（1）内部，所述微电子测控装置包括一单片机；

一带谐波消除的电容器组合投切开关，设在壳体（1）内部，由微电子测控装置控制其投切；

一总电源开关，设在壳体（1）后端，且开关手柄朝向壳体（1）顶面设置；

若干接线端，设在壳体（1）后端，且接线端的开口方向与壳体（1）后侧面垂直；

一防护盖（2），设在壳体（1）后端用于防止误触动接线端或异物进入接线端引发事故；

轻触式的控制面板包括第一反相器IC1A和第二反相器IC1B，第一反相器IC1A的输出端和第二反相器IC1B的输入端连接，第一反相器IC1A的输入端分别和电阻R2的一端、电容C1的一端连接，电阻R2的另一端和第二反相器IC1B的输出端连接，电容C1的另一端接地，第一反相器IC1A的输出端还分别和电阻R1的一端、电阻R5的一端连接，电阻R1的另一端分别连接开关BP的一端、电容C2的正极，开关BP的另一端与第一反相器IC1A的输入端连接，电容C2的负极接地，电阻R5的另一端与发光二极管LED1的正极连接，发光二极管LED1的负极接地，第二反相器IC1B的输出端还分别和电阻R3的一端、电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与发光二极管LED2的正极连接，发光二极管LED2的负极接地，电阻R3的另一端与三极管T1的基极连接，三极管T1的发射极接地，三极管T1的集电极分别与CUP端子、电阻R4的一端连接，CUP端子连接到到CPU控制端，电阻R4的另一端接VCC。

2.如权利要求1所述的智能组合电力电容器，其特征在于：所述总电源开关为断路器。

3.如权利要求1所述的智能组合电力电容器，其特征在于：壳体（1）后部的顶面设有至少两个突起的固定件，

防护盖（2）呈L形，其水平部分与壳体（1）顶面平行，其垂直部分与壳体（1）后侧面平行，水平部分上设有与固定件数量相同的U形的插入触脚（21），

防护盖（2）通过将插入触脚（21）插接在固定件上与壳体（1）后端连接。

4.如权利要求3所述的智能组合电力电容器，其特征在于：防护盖（2）的垂直部分的末端设有若干L形的突出块（22），两相邻的突出块（22）间留有间隙（23），间隙（23）的数量、尺寸与接线端的数量、尺寸适配。

5.如权利要求1或2或3或4所述的智能组合电力电容器，其特征在于：壳体（1）下部设有电力电容器。

6.如权利要求5所述的智能组合电力电容器，其特征在于：所述电力电容器共三只，且为三台低压电容器，三台低压电容器为共补“Δ”型连接或分补“Y”型连接，共补“Δ”型连接时，其中的一相在合闸情况下通过总电源开关直接与电网连接，电力电容器的投切由带谐波消除的电容器组合投切开关控制。

7.如权利要求1或2或3或4所述的智能组合电力电容器，其特征在于：带谐波消除的电容器组合投切开关包括一过零触发IC，晶闸管SCR1和SCR2反向并联后，晶闸管SCR1的阳极A极、SCR2的阴极K极，SCR1的阴极K、SCR2的阳极A极分别连接到继电器J1的一对常开触点，晶闸管SCR1的阳极A极、SCR2的阴极K极连接到K1端子，晶闸管SCR1的阴极K极、SCR2的阳极A极串联一电感L后连接到K2端子，S3端子和S4端子分别连接到继电器J1的驱动线圈，S1端子和S2端子连接过零触发IC U1的输入端，且S1端子上串联一电阻R4，电阻R4限制通过U1的电流大小，对过零触发IC起保护作用，电阻R3并联在晶闸管SCR2的门极G极和阴极K极之间，电阻R2并联在晶闸管的门极G极和阴极K极之间，电阻R1一端连接在晶闸管SCR1的门极G极，电阻R1另一端连接到过零触发IC的一个输出控制端，过零触发IC的另一个输出控制端连接到晶闸管SCR2的门极G极。

Images