一种柔性电容器投切限流器

本实用新型涉及一种柔性电容器投切限流器，属于无功补偿设备技术领域。

背景技术：

电力电容器是用于无功补偿、节能降损必不可少的电气设备，随着生产设备智能化、自动化程度的提升，其耗电有无功功率也日趋变化剧烈，这就要求无功补偿设备需要快速调节，电力电容器因此需要越来越频繁的投切。在很多工厂中，电容器一分钟内要投切多次，然而电容器的投切，不可避免的会产生较大的合闸涌流，有时还会产生操作过电压，不但对电容器本身造成有较大的损害，还会造成供电系统的电压波动或震荡，因此，如何限制电力电容器的合闸涌流，一直是无功补偿技术的研究重点。

现有技术采用两种方案，一是晶闸管投切开关，利用晶闸管实现过零点投切，可以有效减少涌流，但晶闸管投切开关价格高，并且自身抗过电流应力能力较弱，容易损坏；二是限流电抗器，利用电抗器限流的历史悠久，但电抗器感抗小则涌流抑制能力不足，感抗大则会造成分合闸暂态振荡，进一步损坏电容器，整体限流效果一般，涌流抑制能力只能达到额定电流的5倍左右，因此，研制一种成本低、涌流抑制能力好、可靠性好的电容器投切限流器，对于电力电容器的投切频度与补偿效果的提升都大有好处。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种柔性电容器投切限流器，它解决了目前投切电路成本较高、恢复时间慢、涌流抑制能力有待提高的问题。

本实用新型所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种柔性电容器投切限流器，它包括电力电容器、ntc热敏电阻、电感器、直流风机、旁路二极管；

所述电力电容器有三组，三相电源的a、b、c相分别通过一组ntc热敏电阻与对应一组电力电容器连接，三组电力电容器另一端连接在一起；

每组ntc热敏电阻与对应一组电力电容器之间连接有一组直流风机，每组直流风机另一端分别串联有一组电感器，三组电感器另一端连接在一起，每组直流风机两端分别反极性并联有一组旁路二极管；

每组直流风机的出风口方向指向对应的ntc热敏电阻。

作为优选实例，所述ntc热敏电阻的最大通流能力不小于被控的电力电容器的额定电流。

作为优选实例，所述ntc热敏电阻的冷态阻值不小于热态阻值的50倍。

由于ntc热敏电阻阻值随着温度变化，非硬性不变的，所以称为柔性投切限流器。

本实用新型的有益效果是：

(1)成本低廉，本电路结构利用成本低廉的ntc热敏电阻实现涌流抑制，其成本与晶闸管结构的投切开关相比，可相差数倍，且ntc热敏电阻是无源陶瓷期器件，其可靠性、耐用性与稳定性远远超过使用晶闸管的产品；

(2)涌流抑制能力好，本电路结构成本低廉的ntc热敏电阻实现涌流抑制，其本质是动态变化的电阻，因此与电抗器相比，不会激发振荡或谐振，有效提升现有技术的涌流抑制能力，这也就为电力电容器的频繁投切提供了可能；

(3)恢复时间快，现有技术的电容器投切方案，由于退出的电容器需要经过放电才能重新投入，因此即使做到了无涌流投入，也无法实现高频度的投切，本电路结构电力电容器的残余电荷给直流风机供电，使推出的电力电容器利用残余电荷驱动风机给ntc热敏电阻复位，一来与放电电阻相比极快地放完残余电荷，二来将放电电荷用于给ntc热敏电阻降温复位，从而为短时间内第二次投切做好准备，利用恢复时间快的特点，本电路结构可实现一分钟内数次投切的投切频度，对于电力电容器的投切频度与补偿效果的提升都大有好处。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意图。

图中：电力电容器1，ntc热敏电阻2，电感器3，直流风机4，旁路二极管5。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，一种柔性电容器投切限流器，它包括电力电容器1、ntc热敏电阻2、电感器3、直流风机4、旁路二极管5；

电力电容器1有三组，三相电源的a、b、c相分别通过一组ntc热敏电阻2与对应一组电力电容器1连接，三组电力电容器1另一端连接在一起；

每组ntc热敏电阻2与对应一组电力电容器1之间连接有一组直流风机4，每组直流风机4另一端分别串联有一组电感器3，三组电感器3另一端连接在一起，每组直流风机4两端分别反极性并联有一组旁路二极管5；

每组直流风机4的出风口方向指向对应的ntc热敏电阻2。

ntc热敏电阻2的最大通流能力不小于被控的电力电容器1的额定电流。

ntc热敏电阻2的冷态阻值不小于热态阻值的50倍。

工作原理：

利用成本低廉的ntc热敏电阻2实现涌流抑制，当电力电容器1合闸初始时刻，ntc热敏电阻2阻值很大，因此合闸涌流被极大削弱，随着ntc热敏电阻2本身在电流下的发热，其组织急剧变小，最后减小到忽略不计的程度，系统电压几乎全部加在电力电容器1上，实现电力电容器1的无涌流投入，由于ntc热敏电阻2的组织是连续变化的，因此在整个投入过程中也不会产生二次涌流，更不会引发振荡或谐振，其成本与晶闸管结构的投切开关相比，可相差数倍，且ntc热敏电阻2是无源陶瓷期器件，其可靠性、耐用性与稳定性远远超过使用晶闸管的产品。本电路结构采用成本低廉的ntc热敏电阻2实现涌流抑制，其本质是动态变化的电阻，因此与电抗器相比，不会激发振荡或谐振，如果将ntc热敏电阻2的冷态阻值设的比较大，可实现2倍以下的合闸涌流，有效提升现有技术的涌流抑制能力，这也就为电力电容器1的频繁投切提供了可能。

此外，利用ntc热敏电阻2投切电力电容器1，存在退出电力电容器1后ntc热敏电阻2需要降温恢复的时间问题，本电路结构巧妙利用电力电容器1残余电荷，实现了较快的恢复时间。现有技术的电力电容器1投切方案，由于退出的电力电容器1需要经过放电才能重新投入，因此即使做到了无涌流投入，也无法实现高频度的投切，本电路结构利用电力电容器1的残余电荷给直流风机4供电，当电力电容器1运行时电感器3对于交流感抗很大，直流风机4不工作，当电力电容器1退出后，残余电荷通过电感器3驱动直流风机4，直流风机4给ntc热敏电阻2吹风散热，使退出的电力电容器1利用残余电荷驱动直流风机4给ntc热敏电阻2复位，一来与放电电阻相比极快地放完残余电荷，二来将放电电荷用于给ntc热敏电阻2降温复位，从而为短时间内第二次投切做好准备，利用恢复时间快的特点，本电路结构可实现一分钟内数次投切的投切频度，加上对残余电荷的利用，也间接起到了节能高效果。利用ntc热敏电阻2和直流风机4配合，实现柔性的投切限流器。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种柔性电容器投切限流器，其特征在于，它包括电力电容器(1)、ntc热敏电阻(2)、电感器(3)、直流风机(4)、旁路二极管(5)；

所述电力电容器(1)有三组，三相电源的a、b、c相分别通过一组ntc热敏电阻(2)与对应一组电力电容器(1)连接，三组电力电容器(1)另一端连接在一起；

每组ntc热敏电阻(2)与对应一组电力电容器(1)之间连接有一组直流风机(4)，每组直流风机(4)另一端分别串联有一组电感器(3)，三组电感器(3)另一端连接在一起，每组直流风机(4)两端分别反极性并联有一组旁路二极管(5)；

每组直流风机(4)的出风口方向指向对应的ntc热敏电阻(2)。

2.根据权利要求1所述一种柔性电容器投切限流器，其特征在于，所述ntc热敏电阻(2)的最大通流能力不小于被控的电力电容器(1)的额定电流。

3.根据权利要求1所述一种柔性电容器投切限流器，其特征在于，所述ntc热敏电阻(2)的冷态阻值不小于热态阻值的50倍。

技术总结
本实用新型公开了一种柔性电容器投切限流器，属于无功补偿设备技术领域。它包括电力电容器、NTC热敏电阻、电感器、直流风机、旁路二极管；所述电力电容器有三组，三相电源的A、B、C相分别通过一组NTC热敏电阻与对应一组电力电容器连接，三组电力电容器另一端连接在一起；每组NTC热敏电阻与对应一组电力电容器之间连接有一组直流风机，每组直流风机另一端分别串联有一组电感器，三组电感器另一端连接在一起，每组直流风机两端分别反极性并联有一组旁路二极管；每组直流风机的出风口方向指向对应的NTC热敏电阻。它具有成本低廉、涌流抑制能力好、恢复时间快的特点。

技术研发人员：刘新超;杨欢红;李广一;朱涛;朱伟星;金瀚濛;吴信立;侯必骁;杨小玲;郭思远;周春峰;郭超;周思怡
受保护的技术使用者：上海华电奉贤热电有限公司;上海电力大学
技术研发日：2020.11.17
技术公布日：2021.07.23