[发明专利]基于三相四线制电网的无功补偿电容投切装置

说明书

本发明公开了一种基于三相四线制电网的无功补偿电容投切装置，涉及电网无功补偿技术领域，包括包括电网输入模块、电源模块、检测执行模块、投切模块和保护模块；投切模块包括交流电双向导通开关电路和双向可控硅；通过利用双向可控硅投切电容器，并联VMOS功率场效应管，当电容器两端残压接近为零的时候，有双向可控硅先行将电容器投入到电网中，实现无冲击的投切，然后VMOS功率场效应管随后接通，降低导通内阻和电压，以实现选择投入的电容器和电容器的电压来进行调节无功功率，调压和调容无功补偿相互配合完成对电网的补偿。

技术领域

本发明属于电网无功补偿技术领域，特别是涉及一种基于三相四线制电网的无功补偿电容投切方法，及一种基于三相四线制电网的无功补偿电容投切装置。

背景技术

电力系统在能量的传输过程中，需要一定的无功功率，这样才能提高能量在系统中的传输效率，所以对系统进行无功功率的补偿是一种非常重要的措施，尤其是在三相四线制电网中，三相四线制电网具有三相负荷不平衡、负荷变化频繁、负载功率因数低等缺点，这不利于电网的安全高效运行。在三相四线制电网中，采用三相分相分组补偿，可以对电网进行精确的补偿、降低线路损耗和提高供电质量以及节约电能。

对于三相四线制电网的特点，对其使用调压调容无功补偿是维持电网稳定的重要手段，并联电容器是其主要的措施。而采用三相等容量同时投切容易造成某相过补偿或欠补偿、冲击电流过大等。而采用三相分相投切，晶闸管投切电容器可以有效的抑制三次谐波电流和冲击电流，能更有效更实际的对系统进行精确的无功补偿。

由于系统中缺少无功功率，对系统的传输效率又比较大的影响，所以，如今的解决方案是：配置更好的更合理的无功补偿电容器，其中补偿的是按照共补与分补相结合的方式，并在电容器投切的过程中采用可控硅投切。如今，采用电力电子技术的无功补偿装置摆脱了机械型、速度慢、控制不精确等问题，为电网提高了一项空前的新技术，无功补偿装置已经由电容器发展到现如今的静止无功补偿装置SVC、静止无功发生器SVG、晶闸管投切电容装置TSC等。

但由于技术成熟悸或投入大等各种因素影响，目前使用范围最广，投入成本低，最易普及的仍是低压无功补偿装置。目前国内存在的几种类型的低压电容投切装置的性能各有自身优缺点，只有合理使用，才能提高企业经济效益、节约资源的效果。

目前，国内的电容投切装置所采用的开关元件可以分为三大类：

1、机械式接触器投切电容装置(MSC)，缺点：涌流大，寿命短，故障多，维修费用高。

2、电子式无触点可控硅投切电容器装置(TSC)，缺点：自身产生大量谐波，发热高、功耗大，价格高，为接触器的3倍。

复合开关投切电容装置(TSC+MSC)，缺点：价格高为接触器的5倍、寿命短、故障较多、有漏电流、投切速度0.5s左右。

现有公开专利(专利号ZL2008202162231)公开了一种动态无功补偿的智能复合开关，其采用的是过零检测灵敏，实现过零投切，无涌流，且动态响应提高；闭环控制，有自诊断和纠错功能；采用双线圈磁保持继电器，简化控制电路，进一步降低装置功耗，触点容量大，抗谐波和超负荷能力强等方式，仅仅是一种智能复合开关，对于三相不对称负荷造成三相不平衡，变化频繁等缺点达不到更好的使用要求。

现有公开专利(专利号ZL2014108058091)公开了一种电容投切方法以及装置，采用的技术方案是能够根据当前电网的欠补偿容量或者过补偿容量计算最佳的电容投切组合，并按照最佳的电容投切组合对电容柜的相应电容进行投切操作，能够根据电网的实际情况及时投切电容，且能够减少投切带来的电网震荡。上述采用是计算欠补偿容量或者过补偿容量来进行电容投切组合电容数量的配置，也是一种比较好的方法策略。

发明内容