CN203589741U - 一种带抑制涌流的无触点低压电容投切开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种投切开关，具体地说是一种带抑制涌流的无触点低压电容投切开关，包括壳体、设置在壳体上的外接端子及设置在壳体内的主控电路模块，在壳体的底部还设有限流电抗器，主控电路模块与限流电抗器串联连接，外接端子的进线端子与主控电路模块相连，出线端子与限流电抗器相连，所述的主控电路模块包括阻容吸收电路、主回路可控硅、光电耦合电路、零电压检测电路、与门逻辑电路和光耦隔离放大电路；本实用新型结构紧凑美观，功能上电压过零投入准确、灵敏度高，特别是配合内置的限流电抗器使得电容投入时主回路涌流极小，减小了对可控硅的冲击；性能上采用相关措施使得抗干扰更强、电寿命长、可靠性高的特点。

Description

一种带抑制涌流的无触点低压电容投切开关

技术领域

    本实用新型涉及一种投切开关，具体地说是一种带抑制涌流的无触点低压电容投切开关。

背景技术

    目前现有的低压电容器投切基本上是靠低压交流接触器或复合开关，在无功补偿系统中主要存在如下缺点：

交流接触器的缺点：无过零投切功能、可靠性差、寿命短、损耗大；

复合开关的缺点：复合开关具备过零投切功能，但响应动作时间慢，通常切除与投入间隔15S以上，在开关动作瞬间会产生瞬间电压或涌流，导致电路不稳定。

实用新型内容

针对上述现有技术中低压电容器投切在无功补偿系统中存在的缺陷，本实用新型提供一种带抑制涌流的无触点低压电容投切开关。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种带抑制涌流的无触点低压电容投切开关，包括壳体、设置在壳体上的外接端子及设置在壳体内的主控电路模块，在壳体的底部还设有限流电抗器，主控电路模块与限流电抗器串联连接，外接端子的进线端子与主控电路模块相连，出线端子与限流电抗器相连，所述的主控电路模块包括阻容吸收电路、主回路可控硅、光电耦合电路、零电压检测电路、与门逻辑电路和光耦隔离放大电路，阻容吸收电路与主回路可控硅并联，主回路可控硅两端电压经电阻降压后送至光电耦合电路，之后与零电压检测电路、与门逻辑电路和光耦隔离放大电路顺次串联连接；

在主控电路模块中还设有用于给与门逻辑电路输出指令的控制器。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的无触点低压电容投切开关是带抑制涌流的无触点动态开关，因此投入低压电容器组可以实现无涌流投入，或涌流极小，另外由于可控硅的触发次数没有限制，并可实现准动态投入补偿，响应时间在毫秒级，因此适用于低压电容器的频繁投切，非常适合于负荷频繁变化的场合；

本实用新型结构紧凑美观，功能上电压过零投入准确、灵敏度高，特别是配合内置的限流电抗器使得电容投入时主回路涌流极小，减小了对可控硅的冲击；性能上采用相关措施使得抗干扰更强、电寿命长、可靠性高的特点；

本实用新型提供的带抑制涌流的无触点低压电容投切开关，在实现过零投切的基础上增加了限流电抗器，使之结构上一体化，进一步提高了限制投入涌流的可靠性；运行中对电网没有冲击，或冲击极小，并可快速响应实现动态投切，广泛用于低压0.4kV系统容性负载的通断控制，滤波组件的快速频繁投切等，有效补偿冲击性负荷，具有工作时无冲击涌流、无过压、无噪音、响应时间小（小于20ms）的特点。

附图说明

图1 本实用新型结构示意图；

    图2 本实用新型触发原理框图；

    图3 本实用新型主回路接线图；

    图4 控制芯片MOC3083工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步的阐述。

如图1、图2所示：一种带抑制涌流的无触点低压电容投切开关，包括壳体1、设置在壳体1上的外接端子及设置在壳体1内的主控电路模块，在壳体1的底部还设有限流电抗器2，主控电路模块与限流电抗器2串联连接，外接端子的进线端子3与主控电路模块相连，出线端子4与限流电抗器2相连，所述的主控电路模块包括阻容吸收电路、主回路可控硅、光电耦合电路、零电压检测电路、与门逻辑电路和光耦隔离放大电路，阻容吸收电路与主回路可控硅并联，主回路可控硅两端电压经电阻降压后送至光电耦合电路，之后与零电压检测电路、与门逻辑电路和光耦隔离放大电路顺次串联连接；在主控电路模块中还设有用于给与门逻辑电路输出指令的控制器；所述壳体1上设有固定支架5。

阻容吸收电路：主回路可控硅一个重要特性参数是断态电压临界上升率dv/dt，它表明可控硅在额定结温和门极断路条件下，使可控硅从断态转入通态的最低电压上升率；若电压上升率过大，超过了可控硅的电压上升率的值，则会在无门极信号的情况下开通；为了限制电路电压上升率过大，确保可控安全运行，常在可控硅两端并联RC阻容吸收网络，利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率，它可以防止R、L、C电路在过渡过程中，因振荡在电容器两端出现的过电压损坏可控硅；同时，避免电容器通过可控硅放电电流过大，造成过电流而损坏可控硅；由于可控硅过流过压能力很差，如果不采取可靠的保护措施是不能正常工作的，RC阻容吸收网络就是常用的保护方法之一；

主回路可控硅：根据相应的条件接通或者断开主回路；

光电耦合电路：使被隔离的两部分电路之间没有电的连接，主要是防止因有电(模拟信号)的连接而引起的干扰，本装置中的光电隔离将控制端与触发端很好的隔离开，防止相互干扰；

零电压检测电路：在本装置中采用串联多个电阻限流与反并联的主回路可控硅开关两端相连接，来采集主回路可控硅过零信号；

与门逻辑电路：用来检测控制器投入信号和过零信号，当两路信号同时有效时，触发可控硅；

光耦隔离放大电路：控制器投入信号与过零信号同时满足时的控制信号与触发信号的隔离及功率放大

主回路可控硅两端电压经电阻降压送到光耦隔离放大电路，当交流电压瞬时值与电容器的残压相等时可控硅两端电压为零，这时光耦隔离放大电路输出1个负脉冲，此脉冲宽度大约150μs，脉冲反相后与控制器投入指令相与门，然后经过功率放大和隔离电路（光耦隔离放大）去触发相应的主回路可控硅，主回路可控硅一经触发就保持导通，经过串联限流电抗器后相应的电容器便投入系统运行，由于主回路可控硅导通后两端电压接近为零，只要投入指令存在，触发脉冲串就一直输出，保证了主回路可控硅可靠导通，当投入指令撤消时，触发脉冲便停发，主回路可控硅在电流过零时断开，直到控制器下次发出投入指令后才选择在零电压点重新投入；

限流电抗器本质上是个电感器，对普通限流电抗器来讲，不管流过电抗器的是大电流还是小交流，电抗器都对交流电有阻抗（限流）作用，电抗器的电感值都是固定的；限流电抗器串接在无功补偿系统中，主要是增加系统阻抗，系统发生故障时限制短路电流，限制电容器组投入时的浪涌电流对晶闸管的冲击；

通常在没有加装限流电抗器的多组电容运行的低压无功补偿系统中，只投入一组电容器时线路的瞬时涌流为单只电容组额定运行电流的3～8倍，如在这个基础上逐级投入电容器组，则会产生追加合闸电流，约为该投入电容器组额定电流的25～200倍，当然电流具体大小取决于当时已投入电容器组和追加电容器组的阻抗，那么我们采取在开关的主线路上加装限流电抗器则会有效抑制涌流情况；

如图3所示，为本实用新型回路接线图；带抑制涌流的无触点投切开关过零触发原理为：过零触发电路采用双向反并联的主回路可控硅作为电容器的投切机构，代替传统的接触器投切，并采用检测可控硅两端电压的零电压触发方式，为此，我们选用具有过零触发功能的控制芯片MOC3083，它由镓-砷红外发射二极管结合过零电压硅检测器组成，其内部结构如图4所示；

当1脚和2脚间电流超过5mA时，内部的红外二极管将发出红外射线，4脚和6脚分别接与触发相电网电压和电容端电压，当电网电压和电容器电压幅值相等、相位相同时，过零芯片将在4脚和6脚产生5V左右的电压，在两个可控硅的触发端产生一定的触发电压，在主回路的正向或负向电压驱动下，主回路可控硅导通，同时容性电流通过限流电抗器又起到阻波和限流的作用，在保护可控硅的同时实现电压过零导通；

维持电流IH是一个重要的特性参数，指在无门极信号施加时，器件仍能维持导通状态的最小阳极电流，正常工作时要高于此值，当电流过零时，由于此时的电流值低于主回路可控硅正常工作时的维持电流，故电流过零时利用主回路可控硅的自身特性自然断开实现电流过零关断。

Claims (2)

1.一种带抑制涌流的无触点低压电容投切开关，包括壳体、设置在壳体上的外接端子及设置在壳体内的主控电路模块，其特征在于：在壳体的底部还设有限流电抗器，主控电路模块与限流电抗器串联连接，外接端子的进线端子与主控电路模块相连，出线端子与限流电抗器相连，所述的主控电路模块包括阻容吸收电路、主回路可控硅、光电耦合电路、零电压检测电路、与门逻辑电路和光耦隔离放大电路，阻容吸收电路与主回路可控硅并联，主回路可控硅两端电压经电阻降压后送至光电耦合电路，之后与零电压检测电路、与门逻辑电路和光耦隔离放大电路顺次串联连接。

2.根据权利要求1所述的一种带抑制涌流的无触点低压电容投切开关，其特征在于：在主控电路模块中还设有用于给与门逻辑电路输出指令的控制器。

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