[实用新型]电压预充式电力电容器切换开关

说明书

 技术领域

本实用新型涉及一种投切操作电力电容器的切换开关。 

背景技术

电力电容器的容性负载投切会产生涌流和过电压，对供电系统产生不良影响。目前对电力电容器的投切方式有复合式或继电器过零式。复合式采用可控硅过零导通，由于可控硅工艺的限制，其最高耐压性有限，容易发生可控硅击穿，可靠性有待提高。继电器过零式则采用电压过零时刻进行继电器闭合，由于继电器吸合时间必然有离散性，往往达不到在过零点时刻准确闭合，当闭合时刻略偏离零点时，由于正弦波交流电的电压零点附近的电压变化率很大，而电容器的电流和电压变化率成正比，会产生很大涌流，容易使继电器触点溶合，同时对电网产生污染。为了防止大涌流时触点溶合，必须选装大容量的专用继电器，大大提高了设备成本。 

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种可以防止产生投切大涌流的电压预充式电力电容器切换开关。 

本实用新型包括连接在主线路中的继电器，继电器还和CPU连接，对应主线路的电流互感器则通过采样过零检测电路连接CPU，并联在继电器两端的电位检测电路也连接CPU，继电器的两端还并联有整流电路，该整流电路的输出端连接在继电器和外部电力电容器之间的结点上，构成电压预充电路。 

由于在电压峰值附近的电压波形最平坦，电容器电流的相位超前正弦波电压90°，电容器电流最小，在电压峰值附近一段时间内闭合继电器，产生的涌流都较小，完全不会使触点溶合。本实用新型可预先将外部电力电容器的电压充到接近交流电的峰值电压，使得继电器的允许闭合时间段大大加宽，可完全防止产生大涌流，而且由于继电器吸合时间离散性要求的降低，也就无需选装大容量的专用继电器，大大减少了设备成本。 

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型。 

附图说明

图1是实施例的电路结构示意图。 

                 图2是继电器闭合时刻示意图。 

                 图3是继电器切除时刻示意图。 

具体实施方式

如图1所示，继电器1连接在主线路中，继电器1还和CPU连接，对应主线路的电流互感器3则通过采样过零检测电路4连接CPU，并联在继电器1两端的电位检测电路5也连接CPU，继电器1的两端还并联有整流电路6，该整流电路6的输出端连接在继电器1和外部电力电容器2之间的结点上，构成电压预充电路。继电器1通常为磁保持继电器，整流电路6一般可采用电阻7和二极管8串联构成的半桥整流，这样电路比较简单实用。 

实际使用时，继电器1和外部电力电容器2串联在主线路中，电力电容器电流i=C×du/dt，即和电压的变化率成正比，如图2所示，电容器电流波形i的相位超前电压波形U的相位90°，电压峰值附近的电压波形最平坦，电容器电流最小。 

工作时，首先通过整流电路6对电力电容器2进行预充电，使电压达到峰值0.9Um以上，峰值0.9Um即图2中水平细线所示，其和电压波形U的相交点是P和Q。然后CPU通过电位检测电路5在电压正半周时测继电器1两端的电位，达到和电力电容器2预充电压相等时，也即在P点处，CPU会延时{T（波形周期）－tj（继电器吸合时间）＋th（预设增补时间）}发出继电器吸合信号。由于磁保持继电器1的吸合时间离散范围一般在50~800μs内，P~Q之间范围远大于吸合时间离散范围，只要将th（预设增补时间）取恰当值，如P~Q中值，可以保证继电器1的闭合时刻均落在P~Q之间，也即电压波形U的峰值附近，波形平坦，电压变化率小，所以闭合时刻涌流也就很小，涌流不会超过4倍，完全不可能使触点溶合。这样也就无需选装大容量的专用继电器，可以使用普通继电器，减小继电器容量，明显降低设备成本。 

切除断开时，如图3所示，CPU通过电流互感器3和采样过零检测电路4测电流的过零点，测到后，CPU延时{T（波形周期）－ts（继电器释放时间）}发出继电器释放信号，由于磁保持继电器1的释放较迅速，离散性很小，一般无需使用预设增补时间进行延时调整。电流过零时刻断开的瞬间，在主线路上会产生反电势，但是反电势可经电阻7和二极管8串联的回路泄放，使切除时刻无过电压的产生。在断开瞬间电力电容器2上的电压为峰值电压，由于电力电容器2内部放电电阻作用，会使电压下降，这时电压预充电路继续对电力电容器2补允电压，使其电压维持在0.9Um以上，为下次投入闭合做好了准备。 

上述的说明仅是对应使用一个电力电容器2的情况，在实际电网中，电力电容器2都是三个使用，根据使用要求进行三角连接或者星形连接，除了CPU可以共用一个，相应的继电器1、电流互感器3、采样过零检测电路4、电位检测电路5和整流电路6也有三套，每一路的工作情况均和上述说明相同，也即实际的电力电容器切换开关产品一般都是对应三个电力电容器2连接使用的，同样是本专利的保护范围内。