CN105680455A - 一种星接电容器组投切模块 - Google Patents

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Abstract

一种星接电容器组投切模块，包括星接电容器组、三个可控开关K1、K2、K3以及三个小电感L1、L2、L3以及三个电容预充电电路10、20、30和可控开关驱动电路；所述星接电容器组的N输入端子与配网线路的零线LN连接，A、B、C输入端子分别与所述三个小电感的第一端连接，所述三个小电感的第二端分别通过三个可控开关与配网线路的LA、LB、LC相线连接，所述三个电容预充电电路分别与所述三个可控开关并联连接，所述可控开关驱动电路的三个输出端分别与所述三个可控开关的控制端连接。本发明与配网线路连接，可以实现三相无功功率的分时补偿，且能有效避免电容器投切过程浪涌电流的产生,减少电容器投入电网时可能造成的冲击电流，延长模块的使用寿命。

Description

一种星接电容器组投切模块
技术领域
本发明涉及一种用于三相功率优化装置中的星接电容器组投切模块。
背景技术
配电变压器的不对称运行，会产生大量的负序电流和零序电流，这些负序电流和零序电流会严重污染电网，大大增加电网的功率损耗，降低变压器的出力，威胁配变的安全运行，严重影响供电质量。国标GB50052-2009《供配电涉及规范》、DL/T572-2010《变压器运行规程》中，都对Y/YN0接线的配电变压器运行时中线电流大小及三相电流的不平衡度有严格要求。
三相功率优化装置不仅可以对三相负荷进行常规的无功补偿，还具有针对三相负荷有功功率不对称的状况进行自动调整，将三相负荷有功功率调整至对称或基本对称的功能。现有三相功率优化装置中的电容分相补偿大都采用三个单相交流接触器分别控制三个单相电容器的投切，在每个交流接触器的上侧装有熔断器和隔离开关，分别用作短路保护和隔离电源。这种补偿装置成本高、体积大，且谐波污染大，维护成本高，不适于频繁操作。采用交流接触器投切，会在线路中产生大的浪涌电流，影响电容器的使用寿命，甚至使电容器发生爆炸。
本发明针对上述三相功率优化装置的电容分相补偿所存在的不足之处进行改进，设计一种新型的星接电容器组投切模块，该模块与三相四线制配网线路的A、B、C相线及零线连接，可以实现三相无功功率的分时补偿。整个模块成本低、体积小，安装方便，而且可以精确控制每个电容器投切的时间点，避免浪涌电流的产生，延长了模块的使用寿命，保证了整个装置的安全运行。
发明内容
本发明的目的是为三相功率优化装置提供一种新型的星接电容器组投切模块，该模块与三相四线制配网线路连接，可以实现三相无功功率的分时补偿，且成本低、体积小、安装方便，还可以精确控制每个电容器投切的时间点，避免浪涌电流的产生，延长模块的使用寿命，保证整个装置的安全运行。
本发明具体通过如下技术手段实现其目的：包括星接电容器组、三个可控开关K1、K2、K3以及三个小电感L1、L2、L3以及三个电容预充电电路10、20、30和可控开关驱动电路；所述星接电容器组包含A、B、C、N四个输入端子，所述N输入端子与三相四线制配网线路的零线LN连接，所述A、B、C输入端子分别与所述三个小电感的第一端连接，所述三个小电感的第二端分别通过三个可控开关与三相四线制配网线路的LA、LB、LC相线连接，所述三个电容预充电电路分别与所述三个可控开关并联连接，所述可控开关驱动电路的两个输入端与外部主控电路连接，三个输出端分别与所述三个可控开关的控制端连接。
所述三个电容预充电电路由继电器和电阻串联组成，用于在电容器投入之前，对其进行预充电，保证电容器在电位差的过零点附近投入，使投入过程无浪涌电流产生。
所述可控开关驱动电路对外部主控电路输入的控制信号进行处理，调整其波形、幅度、宽度、移相和重复频率，当线路电压与电容电压相当的瞬间，输出适合可控开关的驱动信号，使可控开关闭合。
所述三个小电感可以抑制电容器投入电网时可能造成的冲击电流。
作为本发明的可选实施方式：所述可控开关元件均为复合开关，复合开关可以进行过零投切，可有效的避免投切过程中产生的浪涌电流和触头间拉弧的现象。
作为本发明的可选实施方式：所述可控开关元件均为同步开关，同步开关可以在开关接点两端电压为零的时刻闭合，从而实现电容器的无涌流投入，在电流为零的时刻断开，从而实现开关接点的无电弧分断。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明采用星接电容器组代替三个单相电容器，减小了装置的体积，节省了成本，简化了安装。
本发明与三相四线制配网线路的A、B、C相线及零线连接，可以实现三相无功功率的分时补偿，且可以有效避免电容器投切过程浪涌电流的产生,减少电容器投入电网时可能造成的冲击电流，延长模块的使用寿命，保证整个装置的安全运行。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的星接电容器组投切模块的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的星接电容器组投切模块由星接电容器组，三个小电感L1、L2、L3，三个同步开关K1、K2、K3，三个电容预充电电路10、20、30，和可控开关驱动电路组成。所述电容预充电电路10由继电器k01和电阻R01串联组成，所述电容预充电电路20由继电器k02和电阻R02串联组成，所述电容预充电电路30由继电器k03和电阻R03串联组成。所述星接电容器组的输出端A与所述小电感L1的第一端连接，所述小电感L1的第二端通过同步开关K1与三相四线制配网线路LA连接；所述星接电容器组的输出端B与所述小电感L2的第一端连接，所述小电感L2的第二端通过同步开关K2与三相四线制配网线路LB连接；所述星接电容器组的输出端C与所述小电感L3的第一端连接，所述小电感L3的第二端通过同步开关K3与三相四线制配网线路LC连接；所述星接电容器组的输出端N与三相四线制配网线路LN连接。所述电容预充电电路10与同步开关K1并联连接，所述电容预充电电路20与同步开关K2并联连接，所述电容预充电电路30与同步开关K3并联连接。所述可控开关驱动电路的两个输入端In1、In2与外部主控电路连接，输出端Out1与同步开关K1的控制端K1C连接，输出端Out2与同步开关K2的控制端K2C连接，输出端Out3与同步开关K3的控制端K3C连接。
本实施例的工作原理如下：电容C1投入信号到来后，继电器K01闭合，交流电通过电阻R01对电容C1进行预充电，当C1两端电压接近交流电压正半周的峰值时，断开磁保持继电器K01，结束电容C1的预充电。C1预充电结束后，外部主控电路通过可控开关驱动电路的输入端In1和In2输入信号，可控开关驱动电路对输入信号进行处理，调整其波形、幅度、宽度、相位和重复频率，当线路电压与电容C1电压相当的瞬间，输出适合可控开关的驱动信号，通过输出端Out1输出同步开关K1的驱动信号到其控制端K1C，使K1闭合，此时电容C1通过小电感L1投入到三相四线制配电线路的LA线与零线LN之间。电容C1切除信号到来后，当流经电容C1的电流接近零时，可控开关驱动电路输出端Out1停止输出驱动信号，此时电容C1从三相四线制配电线路的LA线与零线LN之间切除。
电容C2投入信号到来后，继电器K02闭合，交流电通过电阻R02对电容C2进行预充电，当C2两端电压接近交流电压正半周的峰值时，断开磁保持继电器K02，结束电容C2的预充电。C2预充电结束后，外部主控电路通过可控开关驱动电路的输入端In1和In2输入信号，可控开关驱动电路对输入信号进行处理，调整其波形、幅度、宽度、相位和重复频率，当线路电压与电容C2电压相当的瞬间，输出适合可控开关的驱动信号，通过输出端Out2输出同步开关K2的驱动信号到其控制端K2C，使K2闭合，此时电容C2通过小电感L2投入到三相四线制配电线路的LB线与零线LN之间。电容C2切除信号到来后，当流经电容C2的电流接近零时，可控开关驱动电路输出端Out2停止输出驱动信号，此时电容C2从三相四线制配电线路的LB线与零线LN之间切除。
电容C3投入信号到来后，继电器K03闭合，交流电通过电阻R03对电容C3进行预充电，当C3两端电压接近交流电压正半周的峰值时，断开磁保持继电器K03，结束电容C3的预充电。C3预充电结束后，外部主控电路通过可控开关驱动电路的输入端In1和In2输入信号，可控开关驱动电路对输入信号进行处理，调整其波形、幅度、宽度、相位和重复频率，当线路电压与电容C3电压相当的瞬间，输出适合可控开关的驱动信号，通过输出端Out3输出同步开关K3的驱动信号到其控制端K3C，使K3闭合，此时电容C3通过小电感L3投入到三相四线制配电线路的LC线与零线LN之间。电容C3切除信号到来后，当流经电容C3的电流接近零时，可控开关驱动电路输出端Out3停止输出驱动信号，此时电容C3从三相四线制配电线路的LC线与零线LN之间切除。
本发明采用星接电容器组代替三个单相电容器，减小了装置的体积，节省了成本，简化了安装。
本发明公开的星型电容器组投切模块，可以实现三相无功功率的分时补偿，在每相电容投入之前对其进行预充电，将电容电压冲至交流峰值电压附近之后，退出电容预充电电路，然后通过可控开关驱动电路在合适的时间点输出同步开关驱动信号，保证电容在投入和切除的过程中不产生涌流，而且与电容串联连接的小电感抑制了电容器投入电网时可能造成的冲击电流，这两点延长了模块的使用寿命，保证了整个装置的安全运行。

Claims (4)

1.一种星接电容器组投切模块，其特征在于：包括星接电容器组、三个可控开关K1、K2、K3以及三个小电感L1、L2、L3以及三个电容预充电电路10、20、30和可控开关驱动电路；所述星接电容器组包含A、B、C、N四个输入端子，所述N输入端子与三相四线制配网线路的零线LN连接，所述A、B、C输入端子分别与所述三个小电感的第一端连接，所述三个小电感的第二端分别通过三个可控开关与三相四线制配网线路的LA、LB、LC相线连接，所述三个电容预充电电路分别与所述三个可控开关并联连接，所述可控开关驱动电路的两个输入端与外部主控电路连接，三个输出端分别与所述三个可控开关的控制端连接；所述三个电容预充电电路分别均由继电器和电阻串联组成，用于在电容器投入之前，对其进行预充电，保证电容器在电位差的过零点附近投入，使投入过程无浪涌电流产生；所述可控开关驱动电路对外部主控电路输入的控制信号进行处理，调整其波形、幅度、宽度、移相和重复频率，当线路电压与电容电压相当的瞬间，输出适合可控开关的驱动信号，使可控开关闭合；所述三个小电感用于抑制电容器投入电网时可能造成的冲击电流。
2.根据权利要求1所述的星接电容器组投切模块，其特征在于：所述三个可控开关为同步开关。
3.根据权利要求1所述的星接电容器组投切模块，其特征在于：所述三个可控开关为复合开关。
4.一种根据如权利要求1所述的星接电容器组投切模块的工作方法，其特征在于：电容C1投入信号到来后，继电器K01闭合，交流电通过电阻R01对电容C1进行预充电，当C1两端电压接近交流电压正半周的峰值时，断开磁保持继电器K01，结束电容C1的预充电，C1预充电结束后，外部主控电路通过可控开关驱动电路的输入端In1和In2输入信号，可控开关驱动电路对输入信号进行处理，调整其波形、幅度、宽度、相位和重复频率，当线路电压与电容C1电压相当的瞬间，输出适合可控开关的驱动信号，通过输出端Out1输出同步开关K1的驱动信号到其控制端K1C，使K1闭合，此时电容C1通过小电感L1投入到三相四线制配电线路的LA线与零线LN之间，电容C1切除信号到来后，当流经电容C1的电流接近零时，可控开关驱动电路输出端Out1停止输出驱动信号，此时电容C1从三相四线制配电线路的LA线与零线LN之间切除；
电容C2投入信号到来后，继电器K02闭合，交流电通过电阻R02对电容C2进行预充电，当C2两端电压接近交流电压正半周的峰值时，断开磁保持继电器K02，结束电容C2的预充电，C2预充电结束后，外部主控电路通过可控开关驱动电路的输入端In1和In2输入信号，可控开关驱动电路对输入信号进行处理，调整其波形、幅度、宽度、相位和重复频率，当线路电压与电容C2电压相当的瞬间，输出适合可控开关的驱动信号，通过输出端Out2输出同步开关K2的驱动信号到其控制端K2C，使K2闭合，此时电容C2通过小电感L2投入到三相四线制配电线路的LB线与零线LN之间，电容C2切除信号到来后，当流经电容C2的电流接近零时，可控开关驱动电路输出端Out2停止输出驱动信号，此时电容C2从三相四线制配电线路的LB线与零线LN之间切除；
电容C3投入信号到来后，继电器K03闭合，交流电通过电阻R03对电容C3进行预充电，当C3两端电压接近交流电压正半周的峰值时，断开磁保持继电器K03，结束电容C3的预充电，C3预充电结束后，外部主控电路通过可控开关驱动电路的输入端In1和In2输入信号，可控开关驱动电路对输入信号进行处理，调整其波形、幅度、宽度、相位和重复频率，当线路电压与电容C3电压相当的瞬间，输出适合可控开关的驱动信号，通过输出端Out3输出同步开关K3的驱动信号到其控制端K3C，使K3闭合，此时电容C3通过小电感L3投入到三相四线制配电线路的LC线与零线LN之间，电容C3切除信号到来后，当流经电容C3的电流接近零时，可控开关驱动电路输出端Out3停止输出驱动信号，此时电容C3从三相四线制配电线路的LC线与零线LN之间切除。
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