CN201038776Y

CN201038776Y - 电容器快速放电装置

Info

Publication number: CN201038776Y
Application number: CNU2007200681183U
Authority: CN
Inventors: 胡琨
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2017-03-23

Abstract

一种电容器快速放电装置，它包括：工作状态检测回路、放电电源控制回路、放电电源回路，主放电控制回路及主放电回路；所述工作状态检测回路的输入端连接所述的电容器两端，其输出端与所述放电电源控制回路的输入端连接，放电电源控制回路的输出端接入所述放电电源回路的输入端，放电电源回路的输出端接入所述主放电控制回路，主放电控制回路的输出端接入所述主放电回路；电容器在工作状态时，放电电源控制回路将放电电源回路放电，保持电压管T3的触发端VCON处于低电平，主放电回路不放电；电容器在退出状态时，放电电源控制回路将放电电源回路充电，电压管T3的触发端VCON处于高电平，主放电回路对电容器进行放电，实现本实用新型的目的。

Description

电容器快速放电装置

技术领域

本实用新型涉及一种电容器快速放电装置，用于电力系统无功补偿和谐波治理用大容量电容器退出运行时的快速放电，是一种保证电容器安全和人身安全的的重要装置。

背景技术

电力系统输电线路和绝大多数用电设备的电都是感性的，这些设备在运行中要消耗大量的无功功率，也就会增加供电系统的线路损耗，降低供电质量，所以电力系统通常采用大容量电力电容器进行无功补偿，以降低感性无功消耗，从而保证供电质量和降低线路损耗。

随着经济发展，大功率可控硅的广泛应用，大量非线性负荷增加，特别是电子技术、节能技术和控制技术的进步，在化工、冶金、钢铁、煤矿和交通等部门大量使用各种整流设备、交直流换流设备和电子电压调整设备，电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电气机车等与日俱增，同时种类繁多的照明器具、娱乐设施和家用电器等普及使用，使得电力系统的波形严重畸变，形成谐波。

谐波治理就是指在谐波源处安装滤波器，就近吸收谐波源产生的谐波电流，现在广泛采用的滤波器为无源滤波器，吸收高次谐波，而所有滤波支路对基波呈现容性，正好满足无功补偿要求，不必另外安装、并联电容器补偿装置，这种方法经济、简便，国内外广泛采用。

由此，在电力系统的无功补偿和谐波治理领域中使用了大量的大容量电容器，而当电容器退出运行时往往在电容器中存储了大量电荷，如果不将电容器中的电荷尽快放掉会造成很多不良的后果：

1、对接触电容器的运行、维护人员人身安全造成危害；

2、当电容器再次投入使用时会造成操作过电压，危害电容器和用电设备的安全：

3、当电容器再次投入使用时会造成操作涌流，导致投切设备损坏和系统电压的陡变；

因此，在国际上，要求电容器内部必须装设放电电阻，在电容器退出运行后5分钟内，电容器端电压必须降低到50伏以下；同时由于电阻是发热器件，所以电阻值小则放电快，但发热量大，会降低电容器的使用寿命；电阻值大则放电慢，又不安全。

此外，单个电容器的容量是有限的，在实际无功补偿和谐波治理系统中往往都是由数个电容器与投切设备(如接触器)先串联，然后再并联构成，所以如果每个电容器在外部设计专门的放电电路，其成本、复杂性、运行和维护难度都会大大提高，所以现在实际的无功补偿和谐波治理系统中往往都不设置专门放电电路，电容器退出运行时的放电都是通过电容器内置电阻放电来完成的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单，损耗小，自动检测、判断电容器工作状态，在电容器断电后能快速将泄放电容器上剩余电荷的电容器快速放电装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电容器快速放电装置，其特征在于，它包括：

一检测、区分电容器是处于工作状态还是处于退出状态的工作状态检测回路，

一根据工作状态检测回路的检测结果，控制放电电源回路放电、充电的放电电源控制回路，

一为主放电回路提供放电电源的放电电源回路，

一根据设定电压控制主放电回路放电的主放电控制回路，及

一用于泄放电容器上电荷的主放电回路；

所述工作状态检测回路的输入端连接所述的电容器两端，其输出端与所述放电电源控制回路的输入端连接，放电电源控制回路的输出端接入所述放电电源回路的输入端，放电电源回路的输出端接入所述主放电控制回路，主放电控制回路的输出端接入所述主放电回路。

本实用新型的电容器快速放电装置，电容器在工作状态时，放电电源控制回路将放电电源回路放电，保持电压管T3的触发端VCON处于低电平，主放电回路不放电；电容器在退出状态时，放电电源控制回路将放电电源回路充电，电压管T3的触发端VCON处于高电平，主放电回路对电容器进行放电，实现本实用新型的目的。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种电容器快速放电装置，它包括：工作状态检测回路1，放电电源控制回路2，放电电源回路3，主放电控制回路4及主放电回路5；工作状态检测回路1的输入端连接电容器C两端，其输出端与放电电源控制回路2的输入端连接，放电电源控制回路2的输出端接入放电电源回路3的输入端，放电电源回路3的输出端接入主放电控制回路4，主放电控制回路4的输出端接入主放电回路5。

工作状态检测回路1由连接端P1、P2、保险丝FU、压敏电阻RZ、二极管D1～D4、电阻R1、R2和可变电阻RP1构成；连接端P1、P2的一端分别连接在电容器两端，连接端P1的另一端连接保险丝FU；二极管D1与D3互相连接，二极管D2与D4互相连接，二极管D1与D2的正极互相连接，然后连接电阻R1；二极管D3、D4的负极互相连接，然后连接R2；压敏电阻RZ并联在保险丝FU和连接端P2的另一端，然后两端分别接入二极管D1、D3和D2、D4之间；可变电阻RP1连接在电阻R1、R2的另一端；电容器C只可能处于工作状态和退出状态(即要求放电状态)，该回路的功能是检测、区分电容器C是处于工作状态还是处于退出状态。

放电电源控制回路2由电阻R3、R4、R5、三极管T2、二极管D5、稳压二极管ZN1、电容C1、发光二极管L1和电压管T1构成；电阻R3的一端连接工作状态检测回路1的电阻R1，另一端连接二极管D5的负极，D5的正极分别连接电阻R4、稳压二极管ZN1和电容C1，电阻R4的另一端分别连接三极管T2的基极和电压管T1的3脚，电压管T1的1脚接入工作状态检测回路1的可变电阻RP1和电阻R2之间；三极管T2的发射极通过电阻R5连接发光二极管L1的正极；稳压二极管ZN1、电容C1的另一端、电压管T1的2脚和发光二极管L1的负极互相连接，分别接入工作状态检测回路1中电阻R2的另一端和放电电源回路3中，三极管T2的集电极也接入放电电源回路3中；当电容器C是处于工作状态，每个周期内(即每10毫秒)将放电电源回路3中的电容C2放电一次，保持VCON点的电压为低电平，主放电回路5不放电；当电容器C是处于退出状态(即要求放电状态)，这时放电电源回路3中的电容C2充电，保持VCON点的电压为高电平，主放电回路5放电。

放电电源回路3由电阻R6、二极管D6、稳压二极管ZN2和电容C2构成；电阻R6的一端与放电电源控制回路2中的电阻R3连接，R6的另一端连接二极管D6的正极，D6的负极分别连接放电电源控制回路2中三极管T2的集电极、稳压二极管ZN2和电容C2，并接入主放电控制回路4中；稳压二极管ZN2和电容的另一端互相连接，分别接入放电电源控制回路2中的发光二极管L1的负极和主放电控制回路4中；该回路3为主放电回路5的电源，正常工作时，始终从VCON点的电压通过电阻R6、二极管D6向电容C2充电，设计中使R6*C2>>RS*C2，VCON点的电位始终处于低电位状态；当电容器C是处于退出状态(即要求放电状态)时，设计中使R11*C2>>R6*C2，R10*C2>>R6*C2，这样才能保证电容器C上的电先放完，电容C2后放完。

主放电控制回路4由电阻R8、R9、R10、R11、可变电阻RP2、三极管T4和电压管T3构成；电阻R8、R10、R11互相连接，接入放电电源回路3中二极管D6的负极，电阻R8的另一端通过可变电阻RP2连接电阻R9，电阻R10的另一端分别连接三极管T4的基极和电压管T3的3脚，电阻R11的另一端连接三极管T4的集电极并接入主放电回路5中，电压管T3的1脚接入电阻R9和可变电阻RP2之间；电阻R9的另一端、电压管T3的2脚和三极管T4的发射极互相连接后，分别与放电电源回路3中的电容C2的另一端和主放电回路5中；当电容器C是处于工作状态时，VCON点的电位始终处于低电位状态，可变电阻RP2和电压管T3的连结点V4点的电位低于电压管T3的阈值，T3截止，主放电电路5不放电。

主放电回路5由电阻R7、发光二极管L2和可控硅D7构成；电阻R7的一端连接放电电源回路3中的电阻R6，另一端连接发光二极管L2的正极，L2的负极连接可控硅D7的负极，D7的负极连接主放电控制回路4中三极管T4的发射极，D7的控制端连接主放电控制回路4中三极管T4的集电极。

电容器C只可能处于工作状态和退出状态(即要求放电状态)。电容器C在工作状态时，电容器C上为50HZ的正弦波、接于电容器C两端的连接端P1、P2上有50HZ正弦电压信号，经过二极管D1、D2、D3、D4全桥整流后，则电阻R1和R3的连接端VOUT点为100HZ的脉动正弦波，这时通过电阻R6、二极管D6向电容C2充电，但VOUT点为100HZ的脉动正弦波，即每10毫秒，VOUT点电压要降到0V一次，当电压管T1和可变电阻RP1的连接点V1电压低到小于电压管T1的阈值时，T1截止，电阻R4与三极管T2的基极的连接端V3点为高电平，三极管T2导通，电容C2上的电荷通过电阻R5、发光二极管L1放电。当VOUT电压大于电压管T1的阈值时，电压管T1导通，V3点为低电平，三极管T2截止，VOUT点电压通过电阻R6、二极管D6向电容C2充电。使R6*C2>>R5*C2，电阻R8与电容C1连接端VCON点的电位始终处于低电位状态。即保证在下次三极管T2导通，电容C2通过电阻R5放电前，电压管T3与可变电阻RP2的连接端V4点电压小于电压管T3的阈值，T3截止、三极管T4导通、电阻R11与三极管T4的集电极的连接端V6点为低电平，可控硅D7截止，所以电容器C在工作状态时主放电回路5是不导通的。

电容器C在退出状态时，电容器C上为直流，这时电容器C两端的连接端P1、P2为直流电压信号，经过D1、D2、D3、D4全桥整流后，则VOUT点为直流电压波，直流电压大小介于0V到最大正弦波电压之间，VOUT点电压一般不为0V，只有电容器C上电荷放完才降到0V。

将电压管T1的电压阈值(V1点电压)整定为电容器C的可重复投入的安全电压，当电容器C在退出状态时只要V1电压大于电压管T1的电压阈值，则电压管T1导通，V3点为低电平，电压管T2截止。VOUT点电压通过电阻R6、二极管D6向电容C2充电。VCON电平不断升高，V4点电压大于电压管T3的电压阈值时，电压管T3导通、V5点为低电平，三极管T4截止、V6点为高电平，可控硅D7导通，主放电回路5放电，直到将VOUT电压降到0V。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及其优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种电容器快速放电装置，其特征在于，它包括：

一为主放电回路提供放电电源的放电电源回路，

一根据设定电压控制主放电回路放电的主放电控制回路，及

一用于泄放电容器上电荷的主放电回路；

2.如权利要求1所述的电容器快速放电装置，其特征在于，所述工作状态检测回路由连接端P1、P2、保险丝FU、压敏电阻RZ、二极管D1～D4、电阻R1、R2和可变电阻RP1构成；连接端P1、P2的一端分别连接在电容器两端，连接端P1的另一端连接保险丝FU；二极管D1与D3互相连接，二极管D2与D4互相连接，二极管D1与D2的正极互相连接，然后连接电阻R1；二极管D3、D4的负极互相连接，然后连接R2；压敏电阻RZ并联在保险丝FU和连接端P2的另一端，然后两端分别接入二极管D1、D3和D2、D4之间；可变电阻RP1连接在电阻R1、R2的另一端。

3.如权利要求1所述的电容器快速放电装置，其特征在于，所述放电电源控制回路由电阻R3、R4、R5、三极管T2、二极管D5、稳压二极管ZN1、电容C1、发光二极管L1和电压管T1构成；电阻R3的一端连接工作状态检测回路的电阻R1，另一端连接二极管D5的负极，D5的正极分别连接电阻R4、稳压二极管ZN1和电容C1，电阻R4的另一端分别连接三极管T2的基极和电压管T1的3脚，电压管T1的1脚接入工作状态检测回路的可变电阻RP1和电阻R2之间；三极管T2的发射极通过电阻R5连接发光二极管L1的正极；稳压二极管ZN1、电容C1的另一端、电压管T1的2脚和发光二极管L1的负极互相连接，分别接入工作状态检测回路中电阻R2的另一端和放电电源回路中，三极管T2的集电极也接入放电电源回路中。

4.如权利要求1所述的电容器快速放电装置，其特征在于，所述放电电源回路由电阻R6、二极管D6、稳压二极管ZN2和电容C2构成；电阻R6的一端与放电电源控制回路中的电阻R3连接，R6的另一端连接二极管D6的正极，D6的负极分别连接放电电源控制回路中三极管T2的集电极、稳压二极管ZN2和电容C2，并接入主放电控制回路中；稳压二极管ZN2和电容的另一端互相连接，分别接入放电电源控制回路中的发光二极管L1的负极和主放电控制回路中。

5.如权利要求1所述的电容器快速放电装置，其特征在于，所述主放电控制回路由电阻R8、R9、R10、R11、可变电阻RP2、三极管T4和电压管T3构成；电阻R8、R10、R11互相连接，接入放电电源回路中二极管D6的负极，电阻R8的另一端通过可变电阻RP2连接电阻R9，电阻R10的另一端分别连接三极管T4的基极和电压管T3的3脚，电阻R11的另一端连接三极管T4的集电极并接入主放电回路中，电压管T3的1脚接入电阻R9和可变电阻RP2之间；电阻R9的另一端、电压管T3的2脚和三极管T4的发射极互相连接后，分别与放电电源回路中的电容C2的另一端和主放电回路中。

6.如权利要求1所述的电容器快速放电装置，其特征在于，所述主放电回路由电阻R7、发光二极管L2和可控硅D7构成；电阻R7的一端连接放电电源回路中的电阻R6，另一端连接发光二极管L2的正极，L2的负极连接可控硅D7的负极，D7的负极连接主放电控制回路中三极管T4的发射极，D7的控制端连接主放电控制回路中三极管T4的集电极。