CN203103979U - 智能开关电容器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种智能开关电容器，包括壳体，所述壳体的内部设有电容器芯子，电容器芯子上设有温度传感器，电容器芯子的顶端连接有智能开关线路板，智能开关线路板上连接有单片机、投切开关、温度测量模块、电流测量模块和电流谐波成分测量模块，其中，投切开关与电容器芯子内三角连接；本实用新型的有益效果为：1、把开关和电力电容器做成一体，可以实现开关的快速投切；2、电容器具有电子热保护功能；3、彻底解决了PFC电容在电网系统中由于谐振引起电容器损坏和电网事故的可能；4、减少了电力电容器的损耗。

Description

智能开关电容器
技术领域
本实用新型涉及一种智能开关电容器。
背景技术
电力电容器是电力系统补偿和滤波必须使用的产品，电网进行补偿或滤波时是通过投切开关接入或断开电力电容器，或说开关和电力电容器总是配合使用的，但传统的电力电容器和投切开关是在两个不同的行业生产，而电力部门使用时需要分别采购两个产品并在设备上组装，由于不同大小的电力电容器需要配不同的开关，所以使用时还要考虑不同的电力电容器配套合适的投切开关。由于电网中有高次谐波，会造成通过电容器的电流过大发热而损坏，为了较小高次谐波电流的产生，一般在电容回路串联电抗器防止电容器的损坏，传统的补偿装置都是以电容器为主，但需要配合安装投切开关和电抗器才能使用。实际上串联电抗器只能解决部分的高次谐波谐振的问题，而不能从根本上解决谐振的问题，即使装了电抗器，电力电容器也会发生由于高次谐振而烧毁的情况。传统的投切开关是接触器式投切开关，这种开关的功耗很大，一般在15W左右。传统的电容器与开关的组合是三相电容器和三相开关的组合，当开关断开电容器时，总有一相电容器的剩余电压达到1.36倍的电源峰值电压，必须要等电容器放电后才能再次接入电容器，这种开关和电容的组合无法实现快速投切。另外，传统的电容器端子上必须装有放电电阻，这是安全规范的要求，但放电电阻会产生较大的功耗，每年电网由于放电电阻产生的功耗就要超过1亿度以上(仅是根据中国电网的计算)。
传统的电容器为了防止由于电容器过热而发生爆炸，一般采用热膨胀机械式拉断式防爆机构，这种机构当电容器过热时将启动防爆机构，即切断电容器，但这种防爆机构是不可恢复的，一旦切断电容器就不能再使用了，也就是一些意外的过热情况会造成不该失效的电容器失效，另外机械防爆机构对电容器的密封要求很高，一旦漏气就会造成热膨胀式防爆机构不起作用。
现在市场上也有一种如专利号ZL200620071465.7公开的智能电容器，就是简单的将电容器和投切开关进行组合，并不是将电力电容器和投切开关作为一个整体产品进行设计，仅仅是方便了使用者无需为不同电容器选择配合的开关发愁，并且安装时不用再连线开关和电容器。但这种智能电容器仍无法有效解决电容器发热保护、谐波保护、投切开关功耗和快速投切的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种智能开关电容器，以克服目前现有技术存在的上述不足。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：
一种智能开关电容器，包括壳体，所述壳体的内部设有电容器芯子，电容器芯子的顶端连接有智能开关线路板，智能开关线路板上连接有单片机和投切开关，投切开关与电容器芯子内三角连接；所述壳体的顶端中部设有用于连接三相电源线的引出端子和用于控制开关的插接口，插接口的底部与智能开关线路板连接，三相电源线的引出端子内设有电线紧固装置。这实际上是一个带投切开关的电容器，将电容器和投切开关作为一个完整的产品设计和制造，和将投切开关装在电容器上是完全不同的概念。
进一步的，所述电容器芯子上设有温度传感器，用于检测电容器芯包的温度。
进一步的，所述智能开关线路板上设有电流测量模块和电流谐波成分测量模块，用于检测投切开关闭合后通过电容器的电流。
进一步的，所述智能开关线路板上设有电源模块，该电源模块特别是电容降压整流电源。
优选的，所述的投切开关为磁保持继电器。
优选的，所述电线紧固装置为电线紧固螺母或电线紧固压片。
优选的，所述壳体的形状为立方体或圆柱体。
本实用新型的有益效果为：1、开关和电容器的配合做到优化设计，把开关和电力电容器做成一体，可以大大的减少故障率，同时也可以实现开关的快速投切；2、电容器具有电子热保护功能，这种过热保护功能动作准确，保护速度快，而且保护的温度可调、延时保护和非破坏性保护的功能是传统的机械保护装置无法实现的；3、谐波电流检测和保护功能检测谐波电流准确快速，彻底解决了PFC(功率因数校正)电容在电网系统中由于谐振引起电容器损坏和电网事故的可能；4、取消了电容器并联的放电电阻，在保证电容器安全使用的前提下，最大限度的减少了电力电容器的损耗。
附图说明
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型实施例所述的智能开关电容器的局部结构剖视图；
图2是本实用新型实施例所述的智能开关电容器工作原理框图；
图3是本实用新型实施例所述的智能开关电容器外形参考图一；
图4是本实用新型实施例所述的智能开关电容器外形参考图二。
图中：
1、壳体；2、电容器芯子；3、智能开关线路板；4、单片机；5、投切开关；6、三相电源线的引出端子和电线紧固装置；7、插接口；8、温度传感器；9、温度测量模块；10、电流测量模块；11、电流谐波成分测量模块；12、电容降压整流电源。
具体实施方式
如图1-2所示，本实用新型实施例所述的一种智能开关电容器，包括壳体(1)，所述壳体(1)的内部设有电容器芯子(2)，电容器芯子(2)上设有温度传感器(8)，电容器芯子(2)的顶端放置有智能开关线路板(3)，智能开关线路板(3)上连接有单片机(4)、投切开关(5)、温度测量模块(9)、电流测量模块(1)0和电流谐波成分测量模块(11)，其中，投切开关(5)与电容器芯子(2)内三角连接；所述壳体(1))的顶端中部设有三相电源线的引出端子(6))和用于控制开关的插接口(7)，插接口(7)的底部与智能开关线路板(3)连接，三相电源线的引出端子内设有电线紧固装置；所述电线紧固装置为电线紧固螺母或电线紧固压片。
投切开关(5)为三个独立可以独立的开关与三组电容器芯子内三角连接，即每个开关连接一个电容器芯子切，开关线路板(3)每个控制投切开关触点的动作时间，实现交流电容器的无涌流投切。另外，这种结构还可控制投切开关(5)的单独一路或两路投切，即实现分相补偿。也可以做成A/B/C/Y四端子引出，三相对地分相补偿的结构。
本实用新型的智能开关电容器可以做成单个投切开关控制单个电容的结构，即做成单相智能开关电容器。
本实用新型的智能开关电容器，为了降低控制线路的功耗，主要采取的措施是采用电容降压整流电源(12)为开关线路板供电和采用磁保持继电器作为投切开关(5)，这就大大降低了电路的整体功耗，将控制线路的整体功耗控制在100mW以下，不仅节能更重要的是减少了控制线路在电容器壳体内的发热。
如图3-4所示，本实用新型智能开关电容器中，所述壳体(1)的形状为立方体或圆柱体，不管外形做成何种结构，智能开关线路板(3)都可设置在电容器芯子(2)的上方。
使用时，在功能方面：电容器芯子(2)上的温度传感器(8)和智能开关线路板(3)上的温度测量模块(9)可以起到过热保护功能，当检测到的温度高于预定值时，智能开关线路板(3)控制投切开关(5)断开，电容器停止工作，进入保护状态，这种温度保护的速度快，保护的温度精度高，而且可以根据季节的变化调整，这种调整可以通过投切开关控制接插口(7)进行。最重要的是这种保护是可以恢复的，即当电容器不发热时又可以正常工作；同时，由于将电容器芯子(2)和智能开关线路板(3)及投切开关(5)做成一个整体，从而方便了安装，并提高了电容器的可靠性。智能开关线路板(3)上的电流测量模块(10)和电流谐波成分测量模块(11)可以起到谐波保护的功能，当电网电压过高、电网中有高次谐波或由于电容器接入引起电网谐振时，一旦被检测到的电流或电流谐波分量超过预定值时，投切开关(5)切断，保证电容器芯子(2)不会由于过电流而被烧毁。而且过电流的预定值和谐波分量的阈值是可以通过开关控制插接口(7)进行调整，且投切开关的保护动作延迟时间也是可以调整的。在成本方面：智能开关电容器具有了谐波保护功能，所以可以省掉保护用的电抗器，大大降低了补偿装置的成本，由于这种保护是针对(3)次以上所有谐波的，彻底解决了电抗器的谐波保护不可靠的致命弱点；而由于热保护装置和谐波保护装置和开关做成一体，从而大大的降低了开关的成本。
在节能方面：本实用新型的智能开关电容器在保证安全的前提下，可以取消电容器端子上并联的放电电阻，解决了电力电容器放电电阻耗电的问题。另一方面，本实用新型的智能开关电容器智能开关线路板(3)采用低功耗设计，整体功耗可以做到100mW以下，大大低于传统接触器投切开关的15W的水平。本实用新型的智能开关电容器的投切速度可以达到晶闸管投切的速度，而开关的功耗大大低于晶闸管投切开关。
实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能开关电容器，包括壳体，其特征在于：所述壳体的内部设有电容器芯子，电容器芯子的顶端连接有智能开关线路板，智能开关线路板上连接有单片机和投切开关，投切开关与电容器芯子内三角连接；所述壳体的顶端中部设有用于连接三相电源线的引出端子和用于控制开关的插接口，插接口(7)的底部与智能开关线路板连接。
2.根据权利要求1所述的智能开关电容器，其特征在于：所述电容器芯子上设有温度传感器。
3.根据权利要求1所述的智能开关电容器，其特征在于：所述智能开关线路板上设有温度测量模块、电流测量模块和电流谐波成分测量模块。
4.根据权利要求3所述的智能开关电容器，其特征在于：所述智能开关线路板上设有电源模块，该电源模块特别是电容降压整流电源。
5.根据权利要求3所述的智能开关电容器，其特征在于：所述投切开关为磁保持继电器。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的智能开关电容器，其特征在于：所述壳体(1)的形状为立方体或圆柱体。
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