CN105826927B - 一种角接电容器组投切模块 - Google Patents

Abstract

一种角接电容器组投切模块，包括改进型角接电容器组，四个可控开关K1、K2、K3、K4，两个小电感L1、L2，两个电容预充电电路10、20，和可控开关驱动电路；本发明与三相配网线路的A、B、C相线连接，可以实现AB、BC、AC各相间的异步补偿，多个模块共同使用，可避免无功欠补或者过补的现象发生。本发明采用的可控开关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，与可控开关串联连接的小电感以及与可控开关并联的电容预充电电路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。

Description

一种角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角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/T 572-2010《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共补大都采用交流接触器控制角接电容器组的投切，角接电容器组的接法为三个电容器依次首尾相连，并将每个相连的点引出，三根引出线通过三相交流接触器与三相电的三个相线连接，在交流接触器每相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。这种做法无法做到三相电相间无功的精确补偿，很有可能发生相间的过补偿或欠补偿，而且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共补所存在的不足之处进行改进，设计一种新型的角接电容器组投切模块，该模块与三相配网线路的LA、LB、LC相线连接，可以实现AB、BC、AC各相间的异步补偿，多个模块共同使用，可避免无功欠补或者过补的现象发生；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角接电容器组投切模块，该模块与三相配网线路连接，可以实现AB、BC、AC各相间的异步补偿，多个模块共同使用，可避免无功欠补或者过补的现象发生；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。

本发明具体通过如下技术手段实现其目的：一种角接电容器组投切模块，包括改进型角接电容器组，四个可控开关K1、K2、K3、K4，两个小电感L1、L2，两个电容预充电电路10、20，和可控开关驱动电路；所述改进型角接电容器组的接法为：将角接电容器组的任意一个连接点断开，引出两个输入端子B1、B2，因此所述改进型角接电容器有四个输入端子A、B1、B2、C；所述输入端子A通过所述可控开关K1和所述小电感L1与三相配网线路的LA相线连接，所述输入端子B1通过所述可控开关K2和所述电容预充电电路10与三相配网线路的LB相线连接，所述输入端子B2通过所述可控开关K3和所述小电感L2与三相配网线路的LB相线连接，所述输入端子C通过所述可控开关K4和所述电容预充电电路20与三相配网线路的LC相线连接，所述可控开关K1和所述小电感L1为串联连接，所述可控开关K3和所述小电感L2为串联连接，所述可控开关K2和所述电容预充电电路10为并联连接，所述可控开关K4和所述电容预充电电路20为并联连接，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，四个输出端分别与所述四个可控开关的控制端连接。

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，电容预充电电路10、20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投入，投入过程无冲击电流产生。

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，形成适合可控开关的驱动信号。

所述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：本发明与三相配网线路的LA、LB、LC相线连接，可以实现AB、BC、AC各相间的异步补偿，多个模块共同使用，可避免无功欠补或者过补的现象发生。

本发明采用的可控开关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，与可控开关串联连接的小电感以及与可控开关并联的电容预充电电路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。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的角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，本实施例的角接电容器组投切模块由改进型角接电容器组，两个小电感L1、L2，四个同步开关K1、K2、K3、K4，两个电容预充电电路10、20，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。改进型角接电容器有四个输入端子A、B1、B2、C，所述输入端子A通过小电感L1和同步开关K1与三相四线制配网线路LA相线连接，所述小电感L1和同步开关K1串联连接，所述输入端子B1通过同步开关K2与三相配网线路LB相线连接，所述电容预充电电路10与同步开关K2并联连接，所述输入端子B2通过小电感L2和同步开关K3与三相配网线路LB连接，所述小电感L2和同步开关K3串联连接，所述输入端子C通过同步开关K4与三相配网线路LC相线连接，所述电容预充电电路20与同步开关K4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，输出端Out4与同步开关K4的控制端K4C连接。

本实施例的工作原理如下：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。若AB相间需要投入电容，可控开关驱动电路首先通过输出端Out1输出同步开关K1的驱动信号到其控制端K1C，使K1闭合，然后继电器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，可控开关驱动电路通过输出端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C1通过小电感L1投入到三相配电线路的LA相线与LB相线之间。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、Out2停止输出驱动信号，此时电容C1从三相配电线路的LA相线与LB相线之间切除。

若AC相间需要投入电容，可控开关驱动电路首先通过输出端Out1输出同步开关K1的驱动信号到其控制端K1C，使K1闭合，然后继电器K02闭合，交流电通过电阻R02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K02，结束电容C3的预充电。C3预充电结束后，可控开关驱动电路通过输出端Out4输出同步开关K4的驱动信号到其控制端K4C，使K4闭合，此时电容C3通过小电感L1投入到三相配电线路的LA相线与LC相线之间。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Out1、Out4停止输出驱动信号，此时电容C3从三相配电线路的LA相线与LC相线之间切除。

若BC相间需要投入电容，可控开关驱动电路首先通过输出端Out3输出同步开关K3的驱动信号到其控制端K3C，使K3闭合，然后继电器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，可控开关驱动电路通过输出端Out4输出同步开关K4的驱动信号到其控制端K4C，使K4闭合，此时电容C2通过小电感L2投入到三相配电线路的LB相线与LC相线之间。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Out3、Out4停止输出驱动信号，此时电容C2从三相配电线路的LB相线与LC相线之间切除。

本发明公开的角型电容器组投切模块，可以实现AB、BC、AC各相间的异步补偿，多个模块共同使用，可避免无功欠补或者过补的现象发生。在每个相间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。

本发明采用同步开关，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。

Claims (4)

1.一种角接电容器组投切模块，其特征在于：包括改进型角接电容器组，四个可控开关K1、K2、K3、K4，两个小电感L1、L2，第一电容预充电电路、第二电容预充电电路，和可控开关驱动电路；所述改进型角接电容器组的接法为：将角接电容器组的任意一个连接点断开，引出两个输入端子B1、B2，因此所述改进型角接电容器组有四个输入端子A、B1、B2、C；所述输入端子A通过所述可控开关K1和所述小电感L1与三相配网线路的LA相线连接，所述输入端子B1通过所述可控开关K2和所述第一电容预充电电路与三相配网线路的LB相线连接，所述输入端子B2通过所述可控开关K3和所述小电感L2与三相配网线路的LB相线连接，所述输入端子C通过所述可控开关K4和所述第二电容预充电电路与三相配网线路的LC相线连接，所述可控开关K1和所述小电感L1为串联连接，所述可控开关K3和所述小电感L2为串联连接，所述可控开关K2和所述第一电容预充电电路为并联连接，所述可控开关K4和所述第二电容预充电电路为并联连接，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，四个输出端分别与所述四个可控开关的控制端连接；所述第一电容预充电电路由继电器K01和电阻R01串联组成，所述第二电容预充电电路由继电器K02和电阻R02串联组成，第一电容预充电电路、第二电容预充电电路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。

2.根据权利要求1所述的角接电容器组投切模块，其特征在于：所述四个可控开关K1、K2、K3、K4为同步开关。

3.根据权利要求1所述的角接电容器组投切模块，其特征在于：所述四个可控开关K1、K2、K3、K4为复合开关。

4.一种根据如权利要求1所述的角接电容器组投切模块的工作方法，其特征在于： 当AB相间需要投入电容时，可控开关驱动电路首先通过输出端Out1输出可控开关K1的驱动信号到其控制端K1C，使K1闭合，然后继电器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，断开继电器K01，结束电容C1的预充电，C1预充电结束后，可控开关驱动电路通过输出端Out2输出可控开关K2的驱动信号到其控制端K2C，使K2闭合，此时电容C1通过小电感L1投入到三相配电线路的LA相线与LB相线之间，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、Out2停止输出驱动信号，此时电容C1从三相配电线路的LA相线与LB相线之间切除；

当AC相间需要投入电容时，可控开关驱动电路首先通过输出端Out1输出可控开关K1的驱动信号到其控制端K1C，使K1闭合，然后继电器K02闭合，交流电通过电阻R02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，断开继电器K02，结束电容C3的预充电，C3预充电结束后，可控开关驱动电路通过输出端Out4输出可控开关K4的驱动信号到其控制端K4C，使K4闭合，此时电容C3通过小电感L1投入到三相配电线路的LA相线与LC相线之间，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Out1、Out4停止输出驱动信号，此时电容C3从三相配电线路的LA相线与LC相线之间切除；

BC相间需要投入电容时，可控开关驱动电路首先通过输出端Out3输出可控开关K3的驱动信号到其控制端K3C，使K3闭合，然后继电器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，断开继电器K02，结束电容C2的预充电，C2预充电结束后，可控开关驱动电路通过输出端Out4输出可控开关K4的驱动信号到其控制端K4C，使K4闭合，此时电容C2通过小电感L2投入到三相配电线路的LB相线与LC相线之间，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Out3、Out4停止输出驱动信号，此时电容C2从三相配电线路的LB相线与LC相线之间切除。