带有辅助开关触点的单台三极预充电同步开关补偿装置的制作方法

本发明涉及电力系统的无功补偿、谐波滤波和电网电能质量治理领域，具体地涉及一种带有辅助开关触点的单台三极预充电同步开关补偿装置。

背景技术：

专利文件：“基于单台三极同步开关的智能型无功补偿装置”，专利号：201210066279.4，讲述应用于星形连接电容器组的单台三极预充电同步开关补偿装置；专利文件：“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，讲述应用于三角形连接电容器组的单台三极预充电同步开关补偿装置，上述两个专利应用预充电技术，在开关主触点并联了预充电电路，预充电电路是由串联连接的二极管和电阻器组成的，针对星形连接和三角形连接的两种不同结构的电容器组预充电，在特定的电网电压点投切，达到用三极开关投切电容器组没有电流冲击的效果。专利讲述的三极同步开关k1为永磁接触器、永磁断路器、电磁式接触器和电磁式断路器中的一种。

在中压投切电容器组的应用中，有用户提出需要在三极同步开关打开后，电容器组与电网电源彻底断开，这就需要预充电电路只是在开关合闸前，给电容器组预充电到电网电压的峰值，然后单台三极开关合闸，合闸完成，预充电电路打开不再工作。在应用断路器作为三极同步开关，在负载出现短路，需要三极同步开关打开后，完全将负载电路从电网中断开，如果断路器打开，电网还从预充电电路和短路的负载连接就不合理了。为此，申请了本发明：带有辅助开关触点的单台三极预充电同步开关补偿装置，使得三极同步开关打开时，负载电容器组完全和电网电压断开了。

在低压投切电容器组的应用中，习惯用接触器投切，接触器打开电容器组后允许给电容器组预充电，应用上述两个专利没有问题。不过，需要从工艺考虑如何在主触点两端安装预充电电路更合理。

技术实现要素：

本发明的目的是，在单台三极同步开关的预充电电路中增加辅助开关触点，单台三极开关打开后实现负载和电网电压的断开脱离。

本发明通过以下方案实现：

三极同步开关k1的主触点的输入端分别与三相电网电压连接，三极同步开关k1的主触点的输出端分别与电容器组连接，其中一个主触点的输入端和输出端之间并联连接着带有辅助开关触点k2a的预充电电路1，另一主触点的输入端和输出端之间并联连接着不带有辅助开关触点的预充电电路2，相位控制器4得到投切命令s1闭合信号，首先使得开关k2线圈得电，辅助开关触点k2a闭合，电网线电压通过所述预充电电路1和所述预充电电路2给所述电容器组预充电，电容器组充满电后，相位控制器4按照电网电压同步检测器3给出的预定的电网电压的相位角，使得三极同步开关k1线圈得电，在三极同步开关k1主触点上的电压等于零或者电压和电压变化率同时接近零点处，同时接通、同时关断三极同步开关k1的三个主触点，以投切电容器组，待三极同步开关k1闭合后，开关k2线圈失电，辅助开关触点k2a打开，其中，所述预充电电路1由串联连接的二极管d1、辅助开关触点k2a和电阻器r1组成，二极管d1的阳极连接到电网电压中的一相；所述预充电电路2由串联连接的二极管d2与电阻器r2组成，二极管d2的阴极连接到电网电压的另一相。

预充电电路1带有辅助开关触点k2a，预充电电路2带有辅助开关触点k2b,两个辅助开关触点k2a和k2b由同一开关k2线圈控制，或者预充电电路2带有辅助开关触点k3a，预充电电路1的辅助开关触点k2a由开关k2线圈控制，预充电电路2的辅助开关触点k3a由开关k3线圈控制，预充电电路2中的辅助开关触点k2b或k3a的动作时间和预充电电路1的辅助开关触点k2a是相同的。

所述预定的电网电压的相位角选择为：在并联连接着所述预充电电路1和预充电电路2的主触点所对应的电网线电压的电压峰值点且该两个主触点上的电压和电压变化率同时接近零点处，在另一没有并联预充电电路的主触点所对应的电网相电压的电压值过零点且该主触点上的电压值等于零时，同时接通、同时关断三极同步开关k1的三个主触点。

所述三极同步开关k1为永磁接触器、永磁断路器、电磁式接触器和电磁式断路器中的一种，辅助开关k2、辅助开关k3为小电流、耐压等级与三极同步开关k1的触点耐压等级相同的普通接触器。

依据电工原理关于星形电路和三角形电路等效变换的原理，所述电容器组由连接成星形电路形式或者三角形电路形式的电抗器l和电容器c组成，投切效果不变。

电容器组由连接成三角形电路形式的电抗器和电容器组成，三极同步开关k1的三个主触点安装在所述三角形电路内，与电容器组串联连接，其中一个主触点的输入端和输出端之间并联连接着带有三极同步开关k1的一个辅助常闭触点的预充电电路1，另一主触点的输入端和输出端之间并联连接着带有三极同步开关k1的另外一个辅助常闭触点的预充电电路2，电网线电压通过所述预充电电路1和所述预充电电路2给所述电容器组预充电，相位控制器4得到投切命令s1信号，按照预定的电网线电压的相位角，在三极同步开关k1主触点上的电压等于零或者电压和电压变化率同时接近零点处，同时接通、同时关断三极同步开关k1的三个主触点，以投切电容器组，同时也断开、接通预充电电路，其中，所述预充电电路1由串联连接的二极管d1、三极同步开关k1的辅助常闭触点k1d和电阻器r1组成，二极管d1的阳极连接到电网电压中的一相，二极管d1的阴极连接到电容器组；所述预充电电路2由串联连接的二极管d2、三极同步开关k1的辅助常闭触点k1e与电阻器r2组成，二极管d2的阴极连接到电网电压的另一相，二极管d2的阳极连接到电容器组。

所述三极同步开关k1为永磁接触器、永磁断路器、电磁式接触器和电磁式断路器中的一种

本发明的有益技术效果：

在中压投切电容器组的应用中，电容器组以星形电路为主，单台三极开关打开后，电容器组上的直流电压，通过电容器组内部的电阻器逐渐放掉到零，故障状态下，单台三极开关打开，电网和负载分离，也就切断了故障电流。

在低压投切电容器组的应用中，电容器组以三角形电路为主，两路预充电电路串联连接了主开关的辅助常闭触点，工艺上更容易安装固定预充电电路的二极管和限流电阻，预充电的效果不变。

附图说明

图1：根据本发明的带有辅助开关触点的单台三极预充电同步开关补偿装置的一个实施例的电路图，电容器组为星形连接，其中一个预充电电路带有辅助开关触点，另一个预充电电路没有辅助开关触点；

图2：根据本发明的带有辅助开关触点的单台三极预充电同步开关补偿装置的第二个实施例的电路图，电容器组为三角形连接，其中一个预充电电路带有辅助开关触点，另一个预充电电路没有辅助开关触点；

图3：根据本发明的带有辅助开关触点的单台三极预充电同步开关补偿装置的第三个实施例的电路图，一个k2线圈控制两个辅助开关触点；

图4：根据本发明的带有辅助开关触点的单台三极预充电同步开关补偿装置的第四个实施例的电路图，两个预充电电路中都带有辅助开关触点的单台三极同步开关，两个k2、k3线圈分别控制的两个辅助开关触点；

图5：根据本发明的带有辅助开关触点的单台三极预充电同步开关补偿装置的第五个实施例的电路图，电容器为三角形连接，单台3级同步开关安装在三角形内，预充电电路带有单台3极同步开关的辅助常闭触点；

具体实施方式

如图1所示：三极同步开关k1的主触点的输入端分别与三相电网电压连接，三极同步开关k1的主触点的输出端分别与电容器组连接，其中一个主触点k1a的输入端和输出端之间并联连接着带有辅助开关触点k2a的预充电电路1，另一主触点k1c的输入端和输出端之间并联连接着不带有辅助开关触点的预充电电路2，相位控制器4得到投切命令s1闭合信号，首先使得开关k2线圈得电，辅助开关触点k2a闭合，电网线电压uwu通过所述预充电电路1和所述预充电电路2给所述电容器组预充电，电容器组中电容器c1和电容器c3充电到线电压的峰值后，相位控制器4按照电网电压同步检测器3给出的预定的电网电压的相位角，使得三极同步开关k1线圈得电，在三极同步开关k1主触点上的电压等于零或者电压和电压变化率同时接近零点处，同时接通、同时关断三极同步开关k1的三个主触点，以投切电容器组，待三极同步开关k1闭合后，开关k2线圈失电，辅助开关触点k2a打开，其中，所述预充电电路1由串联连接的高压硅堆二极管d1、辅助开关触点k2a和高压电阻器r1组成，高压硅堆二极管d1的阳极连接到电网电压中的一相；所述预充电电路2由串联连接的高压硅堆二极管d2与高压电阻器r2组成，二极管d2的阴极连接到电网电压的另一相。在单台3极同步开关k1打开时，电网线电压uwu在负半波时由于辅助开关触点k2a打开，电网电压送不到电容器组负载中，电网线电压uwu在正半波时，由于硅堆二极管d2的阴极连接在电网侧，二极管的反相截止作用，电网负半波也送不到电容器组负载上。

如图3、图4所示：预充电电路1带有辅助开关触点k2a，预充电电路2也带有辅助开关触点k2b,两个辅助开关触点k2a和k2b由同一开关k2线圈控制，或者预充电电路2也带有辅助开关触点k3a，预充电电路1的辅助开关触点k2a由开关k2线圈控制，预充电电路2的辅助开关触点k3a由开关k3线圈控制，预充电电路2中的辅助开关触点k2b或k3a的动作时间和预充电电路1的辅助开关触点k2a是相同的。所以在预充电电路2中增加一个辅助开关触点，为的是开关打开，电网和负载之间有明显的断口，更为安全。

所述预定的电网电压的相位角选择为：在并联连接着所述预充电电路1和预充电电路2的主触点所对应的电网线电压uwu的电压负峰值点且该两个主触点k1a和k1c上的电压和电压变化率同时接近零点处，在另一没有并联预充电电路的主触点k1b所对应的电网相电压的电压值过零点且该主触点上的电压值等于零时，同时接通、同时关断三极同步开关k1的三个主触点。

所述三极同步开关k1为永磁接触器、永磁断路器、电磁式接触器和电磁式断路器中的一种，辅助开关k2、辅助开关k3的触点在预充电电路中，预充电电流小于1a为小电流、但是触点的耐压等级要求高与三极同步开关k1的触点耐压等级相同，辅助开关触点起到分断高压的作用，辅助开关为普通接触器。

如图2所示：依据电工原理关于星形电路和三角形电路等效变换的原理，所述电容器组由连接成星形电路形式或者三角形电路形式的电抗器l和电容器c组成，图2电路和图1电路的投切效果不变。

如图5所示：电容器组由连接成三角形电路形式的电抗器和电容器组成，三极同步开关k1的三个主触点安装在所述三角形电路内，与电容器组串联连接，其中一个主触点k1a的输入端和输出端之间并联连接着带有三极同步开关k1的一个辅助常闭触点k1d的预充电电路1，另一主触点k1c的输入端和输出端之间并联连接着带有三极同步开关k1的另外一个辅助常闭触点k1e的预充电电路2，电网线电压通过所述预充电电路1和所述预充电电路2给所述电容器组预充电，相位控制器4得到投切命令s1信号，按照预定的电网线电压的相位角，在三极同步开关k1主触点上的电压等于零或者电压和电压变化率同时接近零点处，同时接通、同时关断三极同步开关k1的三个主触点，以投切电容器组，同时也断开、接通预充电电路，其中，所述预充电电路1由串联连接的二极管d1、三极同步开关k1的辅助常闭触点k1d和电阻器r1组成，二极管d1的阳极连接到电网电压中的一相，二极管d1的阴极连接到电容器组；所述预充电电路2由串联连接的二极管d2、三极同步开关k1的辅助常闭触点k1e与电阻器r2组成，二极管d2的阴极连接到电网电压的另一相，二极管d2的阳极连接到电容器组。

所述三极同步开关k1为永磁接触器、永磁断路器、电磁式接触器和电磁式断路器中的一种。

本发明的特定实施例已对本发明的内容作出了详尽的说明，对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。