[发明专利]一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种投切电容器组的简化预充电同步开关电路，用于电网电能质量治理工程中，可以实现对电容器组的快速无冲击电流投入和电流过零时切除，属于电力系统的无功补偿和谐波滤波技术领域。

背景技术

同步开关技术中有常规同步开关，也称选相开关或称相控开关，还有预充电开关。分析现有同步开关中的常规同步开关和预充电同步开关技术的优缺点。

常规同步开关为3个单极开关在开关触点上的电压为零，也是电源电压为零点投入，没有电流冲击，电流为零打开，没有电流拉弧现象。优点主触点上不再增加元件，主回路简单。缺点需要3个独立的开关线圈驱动电路，三个触点都有位移反馈回路，以便调节投切时间，跟踪闭合时间达到准确的投切时刻；常规同步开关在电网电压为零投入，此时电网电压的电压变化率为1，电压变化快，要准确的在电压为零点投入，要求同步开关的动作精度高为±1ms，甚至±0.5ms；在首先闭合的两个单极同步开关后，电容器组产生单相电流，在第三个单极同步开关闭合时，由于电容器上存在了电压，第三个同步开关触点电压为零点偏离电网电压的过零点，很难找准第三个同步开关触点电压为零点，造成投切电流有一点冲击；一组电容器工作，再投入另外一组电容器，称为背靠背投切方式，闭合时的电流显著比单独一组投入电流大。在研发常规同步开关的过程中，许多公司投入大量时间、资金，都没有达到预期的要求，被迫放弃开发常规同步开关。

预充电开关依照理想投切电容器的两个条件：将电容器预充电到峰值；在峰值点投切电容器，电流就是没有过渡过程的投切。将晶闸管投切电容器(TSC)技术和同步开关技术结合，实现了理想投切电容器的条件，产生预充电开关，达到快速、无冲击电流投切电容器。预充电技术产生不同的预充电电路结构形式，各种结构预充电开关电路各有不同的适应范围，各有优缺点，典型的发明专利：“基于同步预充电开关投切电容器组的装置”，专利号：201210468939.1，采用一个单极同步开关一个两极同步开关或者3个单极同步开关，3个预充电电路，3个位置反馈电路，实现快速无冲击电流的投切，但是，该发明同样存在着在第三个单极同步开关闭合时，由于电容器上电压变化，每次很难都找准第三个同步开关触点电压为零点，造成投切电流偶尔有一点冲击，同时预充电电路过多，结构复杂，有了预充电电路，同步开关打开时电容器组有预充电电压，电容器组没有电网电源分离。实用新型专利：“一种投切电容器组的2控3简化预充电同步开关电路”，专利号：201520433809.3，比发明专利：“一种投切电容器组的2控3预充电相控开关电路”，专利号：200910076776.0，有了很大进步，电路结构简化了，在两个同步开关K1、K2中，只在一个同步开关K2配置预充电电路，另一同步开关K1不配置预充电电路，预充电电路由两个简化为一个，动作速度快，没有电流冲击，开关切除时开关触点的电压低了，没有超过3倍的线电压，两个同步开关的动作是分别动作的，有严格的相序，缺点电路形式为2控3型，三相电路中节约了一个开关触点，使得开关触点的电压仍然高，为线电压，在中压系统工作容易产生重燃现象，不适合在 中压系统工作。发明专利：“基于单台三极同步开关的智能型无功补偿装置”，专利号：201210066279和发明专利：“基于单台三极同步开关的智能型无功补偿装置”，专利号：201210097550.0，应用预充电技术，在星形电路和三角形电路中实现了单台三极开关没有电流冲击的投切电容器，专利采用两个预充电电路，预充电电路在单台三极开关打开时对电容器组预充电，有的工程场合，需要在同步开关打开时电容器与电网电压分开，于是产生了专利申请文件：“带有辅助开关触点的单台三极预充电同步开关补偿装置”专利号：201620110070.7，该专利在两个预充电回路中增加一个辅助触点，实现了单台三极开关打开时，电容器组和电网电压的分离。电容器组不再带有直流电了。缺点是电路存在两个预充电电路和一个辅助开关，辅助开关打开时要求承担主回路的电压，常规的中置柜(KN28柜)或环网柜中都是只安装一个三极的断路器或三极的接触器，如果再增加一个单极辅助开关，需要对现有的柜体重新设计，工作难度很大。

综合分析常规同步开关投切电容器组和现有的各种预充电开关投切电容器技术的发展，发现晶闸管投切电容器(TSC)和同步开关投切电容器的结合产生预充电同步开关投切电容器，常规同步开关投切电容器和预充电开关投切电容器的结合产生单台三极同步预充电开关投切电容器。