專利名稱：一種低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于低壓0. 4KV無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)耐介_(kāi)關(guān)模塊，具體說(shuō)是一種低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊。尤指適用于分相和三相電力電容器無(wú)功功率的開(kāi)關(guān)器件組合模塊。
背景技術(shù)：
眾所周知，電容器投入時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的涌流，涌流的大小與線路阻抗有關(guān)，與電容器投入時(shí)電容器與電源間的電壓差有關(guān)。采用普通的投切電容開(kāi)關(guān)會(huì)產(chǎn)生很大的涌流，會(huì)嚴(yán)重影響電容器的壽命，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。正因?yàn)橛苛鞯奈：?，為減少電容器投入時(shí)的涌流，現(xiàn)有的CJ19系列投切電容器專 用接觸器對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了技術(shù)革新的嘗試，CJ19系列投切電容器專用接觸器的基本原理是 利用限流電阻首先接入電路使電容器預(yù)充電，從而減小電容器和電源間的電壓差，然后主觸點(diǎn)將電阻短路。這種技術(shù)可以將涌流降到5倍以下，然而切除電容器時(shí)在接觸器的觸點(diǎn)間產(chǎn)生的電弧無(wú)法避免，因而會(huì)容易對(duì)接觸器的觸點(diǎn)造成損壞。為解決上述切除電容器時(shí)，在接觸器的觸點(diǎn)間產(chǎn)生的拉弧現(xiàn)象，采用了晶閘管電壓過(guò)零投入，電流過(guò)零切除技術(shù)。但晶閘管的導(dǎo)通損耗很大，不利節(jié)能環(huán)保，需要很大的散熱裝置，使補(bǔ)償設(shè)備體積變大。為解決晶閘管的導(dǎo)通損耗問(wèn)題，又采用了復(fù)合開(kāi)關(guān)技術(shù)。復(fù)合開(kāi)關(guān)即將晶閘管和繼電器接點(diǎn)并聯(lián)，由晶閘管實(shí)現(xiàn)電壓過(guò)零投入，電流過(guò)零切除，繼電器閉合來(lái)導(dǎo)通電流連續(xù)工作，晶閘管只在投入和切除的瞬間工作，由于繼電器觸點(diǎn)導(dǎo)通電阻很小，這樣就很好的解決了導(dǎo)通損耗問(wèn)題。但復(fù)合開(kāi)關(guān)成本較高，且由于晶閘管對(duì)du/dt(du/dt是表示電壓u對(duì)時(shí)間t的微分)比較敏感，容易損壞。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊，使機(jī)械開(kāi)關(guān)在精確的時(shí)間閉合或斷開(kāi)，保證在電壓為零時(shí)同步開(kāi)關(guān)閉合，電流為零時(shí)同步開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，投切時(shí)的使用安全，電容器投入無(wú)涌流，電流過(guò)零切除，可靠性高，安裝簡(jiǎn)便。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是—種低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊，包括一防護(hù)外殼，其特征在于，防護(hù)外殼內(nèi)設(shè)有電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10通過(guò)線纜與外部電容器單元7連接，連接導(dǎo)電銅排UA、UB、UC與外部電容器單元7和/或電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10連接， 連接導(dǎo)電銅排UA、UB、UC穿過(guò)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元20，
電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10、補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元20分別與外部控制電路30連接，所述電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10包括三 四個(gè)電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)，所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元20包括兩 三個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，外部電容器單元7中包括共補(bǔ)型電容器GBl和GB2，各共補(bǔ)型電容器均是由一組電容器CAP1、CAP2、CAP3通過(guò)三角形連接構(gòu)成；所述電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10包括四個(gè)電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl J4，所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元20包括兩個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器；連接導(dǎo)電銅排UA穿過(guò)一個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CTl后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl和J3的Kl腳相連； 連接導(dǎo)電銅排UC穿過(guò)另一個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CT2后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J2和J4的Kl腳相連；電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl和J2的K2腳分別與共補(bǔ)型電容器GBl的Ca和Ce端子相連；電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J3和J4的K2腳分別與共補(bǔ)型電容器GB2的Ca和Ce端子相連；連接導(dǎo)電銅排UB直接與共補(bǔ)型電容器GBl和GB2的Cb端子相連；所述外部控制電路30包含一檢測(cè)電路3和一驅(qū)動(dòng)輸出電路4，檢測(cè)電路3通過(guò)線纜分別與補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的CTl和CT2信號(hào)接點(diǎn)SI和S2相連，驅(qū)動(dòng)輸出電路4通過(guò)線纜分別與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl、J2、J3和J4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接點(diǎn)Ql和Q2相連。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，外部電容器單兀7中包括分補(bǔ)型電容器FB,分補(bǔ)型電容器FB是由一組電容器CAP1、CAP2、CAP3通過(guò)星連接構(gòu)成；所述電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10包括三個(gè)電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl J3，所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元20包括三個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器；連接導(dǎo)電銅排UA穿過(guò)第一個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CTl后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl的Kl腳相連，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl的K2腳與分補(bǔ)型電容器FB的Ca端子相連；連接導(dǎo)電銅排UB穿過(guò)第二個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CT2后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J2的Kl腳相連，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J2的K2腳與分補(bǔ)型電容器FB的Cb端子相連；連接導(dǎo)電銅排UC穿過(guò)第三個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CT3后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J3的Kl腳相連，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J3的K2腳與分補(bǔ)型電容器FB的Ce端子相連；外部連接導(dǎo)電銅排N與分補(bǔ)型電容器FB的N端子相連；所述外部控制電路30包含一檢測(cè)電路3和一驅(qū)動(dòng)輸出電路4，檢測(cè)電路3通過(guò)線纜分別與補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的CT1、CT2和CT3的信號(hào)接點(diǎn)SI和S2相連，驅(qū)動(dòng)輸出電路4通過(guò)線纜分別與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)A的Jl、J2和J3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接點(diǎn)Ql和Q2相連。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的型號(hào)為ZCT80A_5mA。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述外部控制電路30包括中央處理器I、存儲(chǔ)器2、檢測(cè)電路3、驅(qū)動(dòng)輸出電路4、配電信號(hào)采集電路5和電源供電電路6 ；
中央處理器I分別和存儲(chǔ)器2、檢測(cè)電路3、驅(qū)動(dòng)輸出電路4、電源供電電路6連接，檢測(cè)電路3和配電信號(hào)采集電路5連接。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，中央處理器I采用型號(hào)為STC12C5A60S2的單片機(jī)，存儲(chǔ)器2為該單片機(jī)內(nèi)部的Flash Memory存儲(chǔ)單元。本發(fā)明所述的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊，使機(jī)械開(kāi)關(guān)在精確的時(shí)間閉合或斷開(kāi)，保證在電壓為零時(shí)同步開(kāi)關(guān)閉合，電流為零時(shí)同步開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，投切時(shí)的使用安全，電容器投入無(wú)涌流，電流過(guò)零切除，可靠性高，安裝簡(jiǎn)便。


本發(fā)明有如下附圖圖I三角形連接的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖2星形連接的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3三角形連接的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊控制電路結(jié)構(gòu)圖，圖4星形連接的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊控制電路結(jié)構(gòu)圖，圖5電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1、2所示，本發(fā)明所述的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊，包括一防護(hù)外殼，所述防護(hù)外殼優(yōu)選采用模塊防護(hù)外殼，用于電氣保護(hù)和將模塊組裝集成化，便于安裝，防護(hù)外殼內(nèi)設(shè)有電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10通過(guò)線纜與外部電容器單元7連接，連接導(dǎo)電銅排UA、UB、UC,連接導(dǎo)電銅排UA、UB、UC與外部電容器單元7和/或電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10連接，S卩根據(jù)實(shí)際需要，不同具體實(shí)施例中，連接導(dǎo)電銅排UA、UB、UC或者連接到電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10,或者分別連接到電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10和外部電容器單元7，詳見(jiàn)下述，連接導(dǎo)電銅排UA、UB、UC穿過(guò)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元20，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10、補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元20分別與外部控制電路30連接，所述電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10包括三 四個(gè)電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)，所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元20包括兩 三個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器。本發(fā)明的圖I 4中，A即代表電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10，B即代表補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元20，C即代表外部控制電路30。本發(fā)明在投入電力電容器時(shí)同步開(kāi)關(guān)需在相線電壓為零時(shí)刻閉合，在切除電力電容器時(shí)同步開(kāi)關(guān)需在相線電流為零時(shí)斷開(kāi)。三角形連接的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊應(yīng)用如圖I、3所示，此種共補(bǔ)型同步開(kāi)關(guān)模塊包含四個(gè)電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)、兩個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器和導(dǎo)電銅排UA、UB、UC，其具體結(jié)構(gòu)如下外部電容器單元7中包括共補(bǔ)型電容器GBl和GB2，各共補(bǔ)型電容器均是由一組電容器CAP1、CAP2、CAP3通過(guò)三角形連接構(gòu)成；所述電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10包括四個(gè)電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl J4， 所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元20包括兩個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器；連接導(dǎo)電銅排UA穿過(guò)一個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CTl后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl和J3的Kl腳相連；連接導(dǎo)電銅排UC穿過(guò)另一個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CT2后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J2和J4的Kl腳相連；電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl和J2的K2腳分別與共補(bǔ)型電容器GBl的Ca和Ce端子相連；電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J3和J4的K2腳分別與共補(bǔ)型電容器GB2的Ca和Ce端子相連；
連接導(dǎo)電銅排UB直接與共補(bǔ)型電容器GBl和GB2的Cb端子相連；所述外部控制電路30包含一檢測(cè)電路3和一驅(qū)動(dòng)輸出電路4，檢測(cè)電路3通過(guò)線纜分別與補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的CTl和CT2信號(hào)接點(diǎn)SI和S2相連，驅(qū)動(dòng)輸出電路4通過(guò)線纜分別與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl、J2、J3和J4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接點(diǎn)Ql和Q2相連。星形連接的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊應(yīng)用如圖2、4所示，此種分補(bǔ)型同步開(kāi)關(guān)模塊包含三個(gè)電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)、三個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器和導(dǎo)電銅排UA、UB、UC,還有一個(gè)外部連接導(dǎo)電銅排N，其具體結(jié)構(gòu)如下外部電容器單元7中包括分補(bǔ)型電容器FB，分補(bǔ)型電容器FB是由一組電容器CAP1、CAP2、CAP3通過(guò)星連接構(gòu)成；所述電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元10包括三個(gè)電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl J3，所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元20包括三個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器；連接導(dǎo)電銅排UA穿過(guò)第一個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CTl后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl的Kl腳相連，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl的K2腳與分補(bǔ)型電容器FB的Ca端子相連；連接導(dǎo)電銅排UB穿過(guò)第二個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CT2后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J2的Kl腳相連，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J2的K2腳與分補(bǔ)型電容器FB的Cb端子相連；連接導(dǎo)電銅排UC穿過(guò)第三個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CT3后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J3的Kl腳相連，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J3的K2腳與分補(bǔ)型電容器FB的Ce端子相連；外部連接導(dǎo)電銅排N與分補(bǔ)型電容器FB的N端子相連；所述外部控制電路30包含一檢測(cè)電路3和一驅(qū)動(dòng)輸出電路4，檢測(cè)電路3通過(guò)線纜分別與補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的CT1、CT2和CT3的信號(hào)接點(diǎn)SI和S2相連，驅(qū)動(dòng)輸出電路4通過(guò)線纜分別與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)A的Jl、J2和J3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接點(diǎn)Ql和Q2相連。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的型號(hào)為ZCT80A_5mA。本發(fā)明集成了補(bǔ)償電流檢測(cè)電流互感器，用于測(cè)量補(bǔ)償電流電流大小和零點(diǎn)。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述外部控制電路30包括中央處理器I、存儲(chǔ)器2、檢測(cè)電路3、驅(qū)動(dòng)輸出電路4、配電信號(hào)采集電路5和電源供電電路6 ；中央處理器I分別和存儲(chǔ)器2、檢測(cè)電路3、驅(qū)動(dòng)輸出電路4、電源供電電路6連接，
檢測(cè)電路3和配電信號(hào)采集電路5連接，中央處理器I采用型號(hào)為STC12C5A60S2的單片機(jī)，該類型單片機(jī)為宏晶公司的，可工作在IT ( 一個(gè)機(jī)器周期)工作模式，程序空間60K，帶兩個(gè)UART (通用異步接收/發(fā)送裝置)；存儲(chǔ)器2為該單片機(jī)內(nèi)部的Flash Memory (閃存，內(nèi)存器件的一種)存儲(chǔ)單元。外部控制電路測(cè)量計(jì)算并輸出高于同步開(kāi)關(guān)線圈額定工作電壓高的脈沖驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)同步開(kāi)關(guān)快速動(dòng)作。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖5所示，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)包含左右并排設(shè)置在支座57上的第一線圈51和第二線圈52，在第一線圈51和第二線圈52的中心均設(shè)有鐵心60， 第一線圈51和第二線圈52的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線58并聯(lián)后引出，此即驅(qū)動(dòng)信號(hào)接點(diǎn)Ql和Q2,第一線圈51和第二線圈52正上方設(shè)有動(dòng)板56,動(dòng)板56的中部通過(guò)彈簧55與支座57中部的豎向支柱上端連接，動(dòng)板56的一端設(shè)有動(dòng)觸點(diǎn)54，動(dòng)觸點(diǎn)54正下方設(shè)有靜觸點(diǎn)53，在動(dòng)板56的下表面設(shè)有兩個(gè)磁鐵59,磁鐵59分別與設(shè)置在第一線圈51和第二線圈52中心的鐵心60上下正對(duì)。本發(fā)明具體工作過(guò)程如下I、當(dāng)有開(kāi)關(guān)動(dòng)作命令后，中央處理器I采集檢測(cè)電路3輸出外部的電壓幅值、相電壓過(guò)零、補(bǔ)償電流過(guò)零信號(hào)參數(shù)。2、經(jīng)過(guò)中央處理器I比對(duì)電壓幅值，通過(guò)查詢存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的動(dòng)作時(shí)間系數(shù)表后取得動(dòng)作時(shí)間系數(shù)，進(jìn)入存儲(chǔ)器2獲取本次電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間量。3、中央處理器I給驅(qū)動(dòng)輸出電路4發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電容器的電壓過(guò)零投切，程序?qū)⒈敬蔚碾姶攀綑C(jī)械開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間存入存儲(chǔ)器2作為下一次投切操作的依據(jù)。本發(fā)明中，中央處理器I可根據(jù)采集回的外部參數(shù)如電源電壓和前次開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間修正動(dòng)作時(shí)間系數(shù)，因而能提高電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊的自適應(yīng)性，確保磁保持繼電器的接點(diǎn)準(zhǔn)確地在需要的時(shí)刻閉合或斷開(kāi)。即能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外部電源電壓，并根據(jù)外部電源電壓變化相應(yīng)改變同步開(kāi)關(guān)操作的提前時(shí)間量，即當(dāng)電源電壓升高時(shí)減小提前時(shí)間量，電源電壓下降時(shí)增加提前時(shí)間量。以投入A相電容為例，先檢測(cè)A電壓過(guò)零點(diǎn)，檢測(cè)到電壓零點(diǎn)后，延時(shí)一定時(shí)間(延時(shí)時(shí)間為電壓波形的半周期與同步開(kāi)關(guān)的閉合動(dòng)作時(shí)間的差值)，同步開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間要求小于5ms，這樣確保電容器在電壓過(guò)零時(shí)投入，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊電流接入電力電容器，切除A相電容時(shí)，先檢測(cè)A電流過(guò)零點(diǎn)，檢測(cè)到電流零點(diǎn)后，延時(shí)一定時(shí)間(延時(shí)時(shí)間為電壓波形的半周期與同步開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)動(dòng)作時(shí)間的差值)，同步開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間要求小于5ms，這樣確保電容器在電流過(guò)零時(shí)切除，避免拉弧現(xiàn)象。本發(fā)明所述的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊作為控制電容器的同步開(kāi)關(guān)，就是要在開(kāi)關(guān)接點(diǎn)兩端電壓為零的時(shí)刻閉合，從而實(shí)現(xiàn)電容器的無(wú)涌流投入，在電流為零的時(shí)刻斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)的無(wú)電弧分?jǐn)?。投切時(shí)的使用安全，對(duì)電網(wǎng)沖擊電流小，長(zhǎng)壽命，低成本，安裝簡(jiǎn)便。
本發(fā)明根據(jù)需要可連接成分補(bǔ)型電力電容器用或共補(bǔ)型電力電容器用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊。同步開(kāi)關(guān)一端接相應(yīng)相線，一端接電力電容器端子。同步開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)的閉合或斷開(kāi)，通過(guò)控制電路可精確的在時(shí)刻完成動(dòng)作。一個(gè)工頻50Hz的電源系統(tǒng)而言，為實(shí)現(xiàn)精確的控制，避免同步開(kāi)關(guān)工作過(guò)程中出現(xiàn)預(yù)燃和重燃現(xiàn)象，我們要求同步開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間必須在5ms以內(nèi)。在投入電容器時(shí)需在相應(yīng)相線電壓為零時(shí)閉合同步開(kāi)關(guān)，在切除電容器時(shí)需在相應(yīng)相線補(bǔ)償電容電流為零時(shí)斷開(kāi)同步開(kāi)關(guān)。同步開(kāi)關(guān)所使用的磁保持繼電器一般動(dòng)作時(shí)間在十幾ms甚至更長(zhǎng)。為了讓同步開(kāi)關(guān)在精確的時(shí)刻閉合，我們需要根據(jù)電源相位檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)后提前相應(yīng)的時(shí)間量來(lái)輸出控制信號(hào)，這樣才能保證同步開(kāi)關(guān)在我們希望的時(shí)刻完成動(dòng)作。但這樣的動(dòng)作時(shí)間往往會(huì)產(chǎn)生電容器投入和切除的過(guò)程產(chǎn)生預(yù)燃和重燃現(xiàn)象。預(yù)燃就是在同步開(kāi)關(guān)閉合過(guò)程中由于觸點(diǎn)不斷接近，而此時(shí)電壓升高，絕緣強(qiáng)度不夠產(chǎn)生電弧擊穿現(xiàn)象。而重燃就是同步開(kāi)關(guān)斷開(kāi)過(guò)程由于電壓升高而觸點(diǎn)間距離還沒(méi)足夠的絕緣強(qiáng)度產(chǎn)生電弧重新燃燒現(xiàn)象。預(yù)燃和重燃會(huì)對(duì)同步開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)造成損壞，影響同步開(kāi)關(guān)性能。
解決預(yù)燃和重燃問(wèn)題，需加快同步開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間，一個(gè)工頻50Hz的電源系統(tǒng)，電源周期為20ms，一個(gè)周期出現(xiàn)兩次電壓峰值和零點(diǎn)，零點(diǎn)和峰值間有5ms，因而同步開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間控制在5ms內(nèi)就比較容易解決預(yù)燃和重燃問(wèn)題。同步開(kāi)關(guān)閉合動(dòng)作時(shí)間如果tl(tl <5ms)，那么我們可以在電壓峰值后5-tl時(shí)刻輸出控制信號(hào)，那么同步開(kāi)關(guān)閉合過(guò)程隨著觸點(diǎn)距離不斷接近電源電壓也不斷減小，直到電壓零點(diǎn)閉合，這樣就不會(huì)出現(xiàn)預(yù)燃現(xiàn)象。同理，同步開(kāi)關(guān)斷開(kāi)動(dòng)作時(shí)間為t2(t2 < 5ms)，那么我們可以在電流峰值后5-t2時(shí)刻輸出控制信號(hào)，那么同步開(kāi)關(guān)斷開(kāi)過(guò)程觸點(diǎn)距離不斷增加，絕緣強(qiáng)度也在增加，當(dāng)電壓升到峰值時(shí)同步開(kāi)關(guān)也完全斷開(kāi)，有足夠的絕緣強(qiáng)度，避免重燃現(xiàn)象。為提高同步開(kāi)關(guān)動(dòng)作速度，我們采用了兩組線圈，線圈正反并聯(lián)，在同步開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，一個(gè)線圈驅(qū)動(dòng)磁鐵吸合，一個(gè)線圈驅(qū)動(dòng)磁鐵彈開(kāi)，而同步開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)則剛好相反，這樣的差動(dòng)式結(jié)構(gòu)就提高了動(dòng)作速度。為加快動(dòng)作速度，我們還將同步開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓提高到24V，并根據(jù)電源電壓變化調(diào)整提前時(shí)間量。
權(quán)利要求
1.一種低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊，包括一防護(hù)外殼，其特征在于，防護(hù)外殼內(nèi)設(shè)有 電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元(10)，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元(10)通過(guò)線纜與外部電容器單元(7)連接， 連接導(dǎo)電銅排UA、UB、UC與外部電容器單元(7)和/或電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元(10)連接， 連接導(dǎo)電銅排UA、UB、UC穿過(guò)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元(20)， 電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元(10)、補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元(20)分別與外部控制電路(30)連接， 所述電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元(10)包括三 四個(gè)電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)， 所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元(20)包括兩 三個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器。
2.如權(quán)利要求I所述的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊，其特征在于外部電容器單元(7)中包括共補(bǔ)型電容器GBl和GB2，各共補(bǔ)型電容器均是由一組電容器CAPl、CAP2、CAP3通過(guò)三角形連接構(gòu)成； 所述電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元(10)包括四個(gè)電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl J4， 所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元(20)包括兩個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器； 連接導(dǎo)電銅排UA穿過(guò)一個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CTl后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl和J3的Kl腳相連； 連接導(dǎo)電銅排UC穿過(guò)另一個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CT2后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J2和J4的Kl腳相連； 電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl和J2的K2腳分別與共補(bǔ)型電容器GBl的Ca和Ce端子相連； 電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J3和J4的K2腳分別與共補(bǔ)型電容器GB2的Ca和Ce端子相連； 連接導(dǎo)電銅排UB直接與共補(bǔ)型電容器GBl和GB2的Cb端子相連； 所述外部控制電路(30)包含一檢測(cè)電路(3)和一驅(qū)動(dòng)輸出電路(4)， 檢測(cè)電路(3)通過(guò)線纜分別與補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的CTl和CT2信號(hào)接點(diǎn)SI和S2相連， 驅(qū)動(dòng)輸出電路(4)通過(guò)線纜分別與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl、J2、J3和J4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接點(diǎn)Ql和Q2相連。
3.如權(quán)利要求I所述的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊，其特征在于 外部電容器單元(7)中包括分補(bǔ)型電容器FB，分補(bǔ)型電容器FB是由一組電容器CAP1、CAP2、CAP3通過(guò)星連接構(gòu)成； 所述電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元(10)包括三個(gè)電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl J3， 所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元(20)包括三個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器； 連接導(dǎo)電銅排UA穿過(guò)第一個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CTl后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl的Kl腳相連，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)Jl的K2腳與分補(bǔ)型電容器FB的Ca端子相連； 連接導(dǎo)電銅排UB穿過(guò)第二個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CT2后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J2的Kl腳相連，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J2的K2腳與分補(bǔ)型電容器FB的Cb端子相連； 連接導(dǎo)電銅排UC穿過(guò)第三個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的線圈CT3后與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J3的Kl腳相連，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)J3的K2腳與分補(bǔ)型電容器FB的Ce端子相連；外部連接導(dǎo)電銅排N與分補(bǔ)型電容器FB的N端子相連； 所述外部控制電路(30)包含一檢測(cè)電路(3)和一驅(qū)動(dòng)輸出電路(4)， 檢測(cè)電路(3)通過(guò)線纜分別與補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的CT1、CT2和CT3的信號(hào)接點(diǎn)SI和S2相連， 驅(qū)動(dòng)輸出電路(4)通過(guò)線纜分別與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)A的Jl、J2和J3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接點(diǎn)Ql和Q2相連。
4.如權(quán)利要求I所述的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊，其特征在于所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器的型號(hào)為ZCT80A-5mA。
5.如權(quán)利要求I所述的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊，其特征在于所述外部控制電路(30)包括中央處理器(I)、存儲(chǔ)器(2)、檢測(cè)電路(3)、驅(qū)動(dòng)輸出電路(4)、配電信號(hào)采集電路(5)和電源供電電路(6)； 中央處理器(I)分別和存儲(chǔ)器(2)、檢測(cè)電路(3)、驅(qū)動(dòng)輸出電路(4)、電源供電電路(6)連接， 檢測(cè)電路⑶和配電信號(hào)采集電路(5)連接。
6.如權(quán)利要求5所述的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊，其特征在于中央處理器(I)采用型號(hào)為STC12C5A60S2的單片機(jī)， 存儲(chǔ)器(2)為該單片機(jī)內(nèi)部的Flash Memory存儲(chǔ)單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊，在防護(hù)外殼內(nèi)，外部電容器單元通過(guò)線纜與電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元連接，連接導(dǎo)電銅排UA、UB、UC與外部電容器單元和/或電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元連接，連接導(dǎo)電銅排UA、UB、UC穿過(guò)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元，電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元、補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元分別與外部控制電路連接，所述電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)單元包括三～四個(gè)電磁式機(jī)械開(kāi)關(guān)，所述補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器單元包括兩～三個(gè)補(bǔ)償檢測(cè)電流互感器。本發(fā)明所述的低壓無(wú)功補(bǔ)償用電磁式同步開(kāi)關(guān)模塊，使機(jī)械開(kāi)關(guān)在精確的時(shí)間閉合或斷開(kāi)，保證在電壓為零時(shí)同步開(kāi)關(guān)閉合，電流為零時(shí)同步開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，投切時(shí)的使用安全，電容器投入無(wú)涌流，電流過(guò)零切除，可靠性高，安裝簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102751730SQ201110098550
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者林錫洪 申請(qǐng)人:恒一電氣有限公司