专利名称：开关控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制将具有三相铁心的三相电抗器与三相交流电源接通的开 关的开关操作的开关控制装置，特别涉及抑制接通时的冲击电流的技术。
背景技术：
为了抑制接通该三相电抗器时的冲击电流，以往采用接通时的相位控制。
例如，在专利文献1的实施形态5中，在对中性点接地的由三相铁心构成的、 星形联接的分流电抗器接通电源电压时，首先最初在第1相(R相)电源电压的 电压最大点接通第l相，在从第l相接通时刻起l/4周期后接通第2、 3相(S、 T相)，通过这样抑制过渡现象，抑制励磁冲击电流。 [专利文献l]再公表特许WO00/04564号公报
以往的三相电抗器接通控制中的目标接通相位，是将电抗器铁心中的剩磁 通为零作为前提来研究的，实际上，虽然少但总存在剩磁通。而且，由于该剩 磁通的最大值随机出现在三相铁心的各相中，因此用以往的接通相位控制方 式，冲击电流的抑制效果不一定很有效。
本发明正是为了解决以上那样的以往的问题而提出的，其目的在于得到一 种考虑到存在剩磁通之后、能够有效抑制冲击电流的开关控制装置。
发明内容
本发明有关的开关控制装置，控制将具有三相铁心的三相电抗器与三相交 流电源接通的开关的开关操作，其中具有开关的每相的主电路触点；能够独 立操作每相的主电路触点的每相的操作装置；检测三相交流电源的各相电压的 电压检测器；以及接通控制电路，该接通控制电路根据接通指令，首先对第l 相的操作装置输出接通驱动信号，使得与三相铁心的中心柱相对应的第l相的 主电路触点在用电压检测器检测的第l相电压的电压峰值时刻闭合，然后对第
2、 3相的操作装置输出接通驱动信号，使得与三相铁心的两侧柱相对应的第2、
3相的主电路触点在用电压检测器检测的第1相电压的电压零时刻闭合。
这样，在本发明中，由于最初在与三相铁心的中心柱相对应的第1相电压 的峰值时刻接通，因此在该接通时在该中心柱中产生的磁通均匀地一分为二地
流入其它的两侧柱，剩下的第2、 3相接通时的剩磁通平均地减少，能够抑制 作为整个三相的冲击电流。
图1所示为采用本发明实施形态1的开关控制装置的电力设备构成图。 图2所示为三相交流电源1的各相电压波形及所希望的接通点(接通相位) 的波形图。
图3所示为以往的情况下的电压接通动作的波形图。
图4所示为本发明实施形态1中的电压接通动作的波形图。
图5所示为电抗器的励磁特性图。
图6所示为本发明实施形态2中的电压接通动作的波形图。 图7所示为本发明实施形态2中的、在与图6不同的条件下的电压接通动 作的波形图。 标号说明
1 三相交流电源，2、 2R、 2S、 2T 开关，3、 3R、 3S、 3T 主电路触点， 4、 4R、 4S、 4T 操作装置，5 三相电抗器，6 三柱铁心，7、 7R、 7S、 7T 绕 组，8、 8R、 8S、 8T 磁隙，9 中性点，10、 IOR、 IOS、 10T 电压检测器， 11接通控制电路，12指令检测部，13电压检测部，14指令输出部
具体实施方式
实施形态1
图1所示为采用本发明实施形态1的开关控制装置的电力设备构成图。在 图中，通过开关2R、 2S、 2T，三相交流电源1与三相电抗器5进行连接，通过 开关2R、 2S、 2T的开关操作，三相电抗器5与三相交流电源l进行接通以及 从三相交流电源1进行切断。各相开关2R、 2S、 2T具有将该主电路电流进行
开关的主电路触点3R、 3S、 3T、以及分别开关驱动主电路触点3R、 3S、 3T的 操作装置4R、 4S、 4T。
三相电抗器5具有在各相设置磁隙8R、 8S、 8T的三柱铁心6，将在各铁心 柱上巻绕的绕组7R、 7S、 7T的一端连在一起的中性点9接地。
电压检测器10R、 IOS、 IOT检测三相交流电源1的各相电压，它的输出经 过电压检测部13，送入到接通控制电路ll。
然后，接通控制电路11若经过指令检测部12，接收使开关2R、 2S、 2T接 通有关的指令Q，则进行后面详细叙述的运算处理，决定各相的接通时刻，并 经过指令输出部14，向操作装置4R、 4S、 4T进行输出。
以下，说明接通控制电路11的动作、即本发明实施形态1中的开关控制 装置的接通相位控制有关的动作。
图2所示为用电压检测器IOR、 IOS、 IOT检测的三相交流电源1的各相电 压波形、以及采用本发明时的所希望的接通点(接通相位)。图中，所谓第l相 (用实线表示)，表示最初接通的相，所谓第2相(用点划线表示)及第3相(用 虚线表示)，表示晚于第1相并互相同时接通的其它两相
在本发明中，是将与三相三柱铁心6的中心柱相对应的相作为第l相，由 图2可知，将它的电压峰值时刻作为第l相接通点，这将在后面说明其根据。 之所以在电压峰值时刻进行电压接通，是为了抑制成为电压积分值的磁通的过 渡分量，这一点与以往相同。若用图l表示该第l相的接通，则表示将与巻绕 在三柱铁心6的中心柱上的绕组7S连接的开关2S的主电路触点3S接通。
再回到图2， P1 P5表示第2、 3相接通点的备用点。即，相当于从第l 相接通点起0.5周期(相当于半周期)以后的3周期以内存在的第1相电压零时 刻。之所以设定为0.5周期以后，是由于在第l相接通以后，等待其它2相的 铁心柱中的剩磁通的直流分量衰减，通过这样力图抑制第2、 3相接通时的冲 击电流。另外，之所以设定为3周期以内，是由于如果距离第l相接通时刻的 时间差过大，则有可能在系统运用上出现故障，因此设定上限。因而，在仅从 抑制冲击电流的观点来判断时，不需要设定该上限。
下面，说明也包含以往的情况在内、改变各种接通条件时的根据仿真计算 的冲击电流的比较结果。另外，在计算时，设额定的磁通大小为l.OPU，对于
各相铁心柱的剩磁通，设l相的剩磁通的大小为O. 1PU,剩下的2相的剩磁通
的极性与上述1相的剩磁通的极性相反，其大小为0. 05PU。
首先，图3所示为前面的专利文献1中介绍的以往的情况，上部为各相的 电压波形，下部为各相的磁通波形。图中，第l相是与三柱的一侧(一侧柱)相 对应的相，设剩磁通为-0.05PU，第2相是与三柱的另一侧(另一侧柱)相对应 的相，设剩磁通为-0. 05PU,第3相是与三柱的中心(中心柱)相对应的相，设 剩磁通为+0. 1PU。
在这种情况下，在第1相的负的电压峰值时刻接通，在它的l/4周期后的 第1相的电压零时刻接通第2、 3相。如图3的下部的图中可知，第1相接通， 一侧柱的磁通的大小沿负方向不断增大。而且，该一侧柱的磁通向其它的中心 柱及另一侧柱的路径分支流动。但从一侧柱来看，由于中心柱的路径的磁阻比 另一侧柱要小，因此比一侧柱的磁通的1/2要大得多的数值的磁通流过中心柱。
其结果，在第3相电压接通时，它的中心柱的剩磁通成为较大的值，根据 反映这一情况的仿真结果，该第3相投入的最大磁通为1.21PU，大于后述的本 申请发明的情况。
下面，图4所示为本发明实施形态1的情况的仿真结果。图中，第l相是 三柱的中心柱，设剩磁通为-0.05PU,第2相是三柱的一侧柱，设剩磁通为 -0.05PU，第3相是三柱的另一侧柱，设剩磁通为+0. 1PU。
这里，与图3相同，在第1相的负的电压峰值时刻接通，在它的半周期以 后的3/4周期后的第1相的电压零时刻接通第2、 3相。如图4的下部的图中 可知，在第l相的中心柱中，由于其剩磁通的极性(负)与施加电压而增大的磁 通的极性(负)一致，因此最大磁通达到-1.06PU。另外，在其它的第2、 3相的 一侧柱及另一侧柱中，由于与中心柱的磁的相对关系互相相等，因此来自中心 柱的磁通近似一分为二，流入两侧柱的路径。其结果，不会像以往的图3的情 况那样，因第1相接通而产生的磁通大大地集中流向剩下的一个柱中。
再有，由于使第2、 3相的接通点设定在从第l相接通点起半周期以后的 3/4周期后，因此剩磁通的直流分量几乎衰减而消失，在第2、 3相接通点，第 2、 3相的磁通大小都成为第1相的磁通大小的近似1/2。该状态下，由于三相 全部接通的稳定状态的各相磁通大小的关系一致，因此结果不发生因第2、 3
相接通而产生的过渡分量。因而，最初因第1相接通而中心柱中产生的最大磁 通1.06PU成为该情况的最大磁通。
以往的情况(图3)的最大磁通L21PU与本发明的情况(图4)的最大磁通 1.06PU在数值上的差别虽小，如但图5所示，由于电抗器具有非线性的励磁特 性，因此若以电流来比较，则形成较大的差别。艮卩，若为最大磁通1.21PU,则 冲击电流为最大磁通1.06PU情况下的冲击电流的实质上2倍的大小。换句话 说，根据本申请发明，应该能够有效地抑制冲击电流。
实施形态2
为了深入理解本发明，说明在与前面的实施形态1不同的条件下的接通动 作，作为实施形态2。
图6所示为设各相的剩磁通及第1相接通的条件与前面的图4相同而仅改 变第2、 3相的接通条件的情况的磁通波形。即，在图中，在剩磁通的直流分 量的衰减还比较少的阶段、即从第l相接通点起1/4周期后的电压零时刻，接 通第2、 3相。在这种情况下，由图可知，由于上述的剩磁通的直流分量的影 响，在第3相接通时，产生超过第1相的最大磁通1.06PU(图4)的、最大磁通 1. 12PU。
但是，由于将第1相作为中心柱这一点与图4的情况相同，因此可知，与 第1相接通时产生的磁通对其它相的分流为很不均匀的以往的情况(图3)的最 大磁通1.21PU相比，仍限于相当小的值。
图7所示为将中心柱作为第1相这一点与图4的情况相同、但中心柱的剩 磁通为最大这一点以与图4的情况不同的条件接通的情况的磁通波形。即，第 l相是三柱的中心柱，设剩磁通为-O. IOPU，第2相是三柱的一侧柱，设剩磁通 为+0. 05PU，第3相是三柱的另一侧柱，设剩磁通为+O. 05PU。
在这种情况下，在第l相的中心柱中，由于其剩磁通的极性(负)与施加电 压而增大的磁通的极性(负)一致，再加上它的剩磁通大，因此最大磁通达到比 图4的情况要大的-l. IIPU。
如上所述，最初接通的第l相的冲击电流，不可避免达到根据该相的剩磁 通所决定的值。但是，通过将第1相设定为三相铁心的中心柱，则因该第l相接通而产生的磁通，对其它两相均匀分流，应该发挥抑制随着其它相接通而产 生的最大磁通、因而抑制冲击电流的用前面的图6说明的本申请发明的效果。
另外，在本发明的各变形例中，由于接通控制电路在第l相的主电路触点 闭合后，在电压的半周期以后的用电压检测器检测的第l相电压的电压零时刻，
向第2、 3相操作装置输出接通驱动信号，使得第2、 3相的主电路触点同时闭
合，因此在第l相接通以后，其它两相的铁心柱中的剩磁通的直流分量充分衰
减，能够确实抑制第2、 3相接通时的冲击电流。
另外，由于三相电抗器具有在各相柱部有磁隙的三相三柱铁心、以及巻绕 在各相柱部上的中性点接地的三相绕组，因此第l相接通时产生的铁心中心柱 的磁通，向其它两相的铁心两侧柱均匀分流，从而两磁通减少。
权利要求
1.一种开关控制装置，控制将具有三相铁心的三相电抗器与三相交流电源接通的开关的接通操作，其特征在于，具有所述开关的每相的主电路触点；能够独立操作所述每相的主电路触点的每相的操作装置；检测所述三相交流电源的各相电压的电压检测器；以及接通控制电路，该接通控制电路根据接通指令，首先对第1相的操作装置输出接通驱动信号，使得与所述三相铁心的中心柱相对应的所述第1相的主电路触点在用所述电压检测器检测的所述第1相电压的电压峰值时刻闭合，然后对第2、3相的操作装置输出接通驱动信号，使得与所述三相铁心的两侧柱相对应的所述第2、3相的主电路触点在用所述电压检测器检测的所述第1相电压的电压零时刻闭合。
2. 如权利要求1所述的开关控制装置，其特征在于，所述接通控制电路在所述第1相的主电路触点闭合后，在所述电压的半周 期以后的用所述电压检测器检测的所述第1相电压的电压零时刻，对所述第2、 3相的操作装置输出接通驱动信号，使得所述第2、 3相的主电路触点同时闭合。
3. 如权利要求1或所述的开关控制装置，其特征在于， 所述三相电抗器具有在各相柱部有磁隙的三相三柱铁心、以及巻绕在所述各相柱部上并将中性点接地的三相绕组。
全文摘要
本发明揭示一种开关控制装置，目的在于得到一种考虑到存在剩磁通之后、能够有效抑制冲击电流的开关控制装置。接通控制电路11对第1相的操作装置4S输出接通驱动信号，使得与三相电抗器5的三柱铁心6的中心柱相对应的第1相的主电路触点3S在第1相电压的电压峰值时刻闭合，在第1相的主电路触点3S闭合后，在经过电压的3/4周期的第1相电压的电压零时刻，对第2、3相的操作装置4R、4T输出接通驱动信号，使得与两侧柱相对应的第2、3相的主电路触点3R、3T同时闭合。
文档编号H01H33/00GK101192482SQ20071018604
公开日2008年6月4日 申请日期2007年11月9日 优先权日2006年11月28日
发明者木下定之, 森智仁, 香山治彦, 龟井健次 申请人:三菱电机株式会社