本實(shí)用新型涉及一種用于高壓電容投切的新型復(fù)合開關(guān)，屬于高壓開關(guān)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，電網(wǎng)容量和用電設(shè)備急劇地增加。由于電力系統(tǒng)的負(fù)載大小和分布各不相同，不但改變了電網(wǎng)系統(tǒng)的供電結(jié)構(gòu)，也改變了電網(wǎng)系統(tǒng)的電源分布，給電網(wǎng)系統(tǒng)引入大量無功分量。為了建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會，提高電網(wǎng)資源利用率，改善電網(wǎng)供電質(zhì)量，要對電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。

開關(guān)投切并聯(lián)電容器依然是目前電網(wǎng)無功補(bǔ)償中使用最廣的一種方式。此類技術(shù)存在的最大缺陷就是投切瞬間存在很大的電壓震蕩和電流沖擊，無法進(jìn)行開關(guān)的頻繁投切。解決此問題主要有兩種方式，一是采用分相同步開關(guān)技術(shù)，二是采用復(fù)合開關(guān)技術(shù)。同步開關(guān)技術(shù)能否在各種條件下達(dá)到預(yù)期效果，關(guān)鍵在于合分閘相位準(zhǔn)確度，但由于受到制造工藝和機(jī)構(gòu)運(yùn)動分散性的影響，其長期效果并不理想。而復(fù)合開關(guān)對機(jī)構(gòu)運(yùn)動分散性的要求則會相對寬松，而且它完全可以利用原有的無功補(bǔ)償設(shè)備，新增設(shè)備占地面積小，對原有系統(tǒng)無特殊要求，改造投入較低，可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償裝置的過零點(diǎn)頻繁投切，適合大量推廣應(yīng)用。

然而，目前常用的復(fù)合開關(guān)一般采用晶閘管并聯(lián)機(jī)械開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由于晶閘管對電壓變化率過于敏感，很容易在雷擊等過電壓情況下誤導(dǎo)通而損壞，同時這種結(jié)構(gòu)還需要復(fù)雜的觸發(fā)電路來保證晶閘管觸發(fā)的同步性，所有這些因素在一定程度上降低了復(fù)合開關(guān)的可靠性和安全性，限制了其推廣使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服背景技術(shù)中的并聯(lián)晶閘管串所存在的問題而提供一種雙機(jī)械開關(guān)并聯(lián)二極管的新型復(fù)合開關(guān)。該復(fù)合開關(guān)利用二極管串來代替晶閘管串承擔(dān)動態(tài)過程，消除了晶閘管串所帶來的隱患，提高的復(fù)合開關(guān)的可靠性和安全性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案： 一種用于高壓電容投切的新型復(fù)合開關(guān)，包括復(fù)合開關(guān)控制系統(tǒng)、機(jī)械開關(guān)；所述復(fù)合開關(guān)控制系統(tǒng)接機(jī)械開關(guān)；其特征在于：所述機(jī)械開關(guān)包括A相主開關(guān)、C相主開關(guān)、A相輔助開關(guān)、C相輔助開關(guān)、B輔助機(jī)械開關(guān)；所述 A相主開關(guān)一端與A相電連接，另一端與A相輔助開關(guān)一端連接；A相輔助開關(guān)另一端接負(fù)載電容；所述 C相主開關(guān)一端與C相電連接，另一端與C相輔助開關(guān)一端連接；C相輔助開關(guān)另一端接負(fù)載電容；所述B輔助機(jī)械開關(guān)一端與B相電連接，另一端與負(fù)載電容連接；A相主開關(guān)、C相主開關(guān)、A相輔助開關(guān)、C相輔助開關(guān)、B輔助機(jī)械開關(guān)的控制端分別與復(fù)合開關(guān)控制系統(tǒng)連接；所述A相輔助開關(guān)、C相輔助開關(guān)分別并聯(lián)一二極管串。

進(jìn)一步的，所述機(jī)械開關(guān)均為真空機(jī)械開關(guān)，其操動機(jī)構(gòu)為永磁操動機(jī)構(gòu)或渦流斥力機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述的主控制系統(tǒng)包括電壓互感器、電流互感器、信號調(diào)理電路、數(shù)字控制系統(tǒng)、5個真空機(jī)械開關(guān)合閘驅(qū)動電路、5個真空機(jī)械開關(guān)分閘驅(qū)動電路、5個真空開關(guān)電磁操動機(jī)構(gòu)的線圈、復(fù)合開關(guān)狀態(tài)顯示電路以及機(jī)械開關(guān)操動機(jī)構(gòu)儲能電容充電控制電路；所述電壓互感器和信號調(diào)理電路用于電壓零點(diǎn)和頻率的檢測，并傳遞給數(shù)字控制系統(tǒng)；所述信號調(diào)理電路輸入分別電壓互感器、電流互感器連接；信號調(diào)理電路輸出接數(shù)字控制系統(tǒng)輸入；所述數(shù)字控制系統(tǒng)輸出分別接5個真空機(jī)械開關(guān)合閘驅(qū)動電路、5個真空機(jī)械開關(guān)分閘驅(qū)動電路、復(fù)合開關(guān)狀態(tài)顯示電路以及機(jī)械開關(guān)操動機(jī)構(gòu)儲能電容充電控制電路；所述電流互感器和信號調(diào)理電路用于電流零點(diǎn)和頻率的檢測，并傳遞給數(shù)字控制系統(tǒng)；所述復(fù)合開關(guān)狀態(tài)顯示電路主要用于對復(fù)合開關(guān)工作狀態(tài)的監(jiān)視以及提供相應(yīng)的故障報警和故障信息；由于真空機(jī)械開關(guān)的電磁操作機(jī)構(gòu)的合閘時間和分閘時間受其儲能電容的初始電壓影響，為了減小機(jī)械開關(guān)動作的分散性，引入儲能電容充電控制電路，以保證儲能電容初始電壓的穩(wěn)定。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果：通過一定的時序控制，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合開關(guān)的零電壓開通和零電流關(guān)斷，消除投切過程中的合閘涌流和分閘過電壓，同時還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)的無弧操作，提高了機(jī)械開關(guān)觸頭的電壽命；采用二極管串來代替晶閘管串，與傳統(tǒng)的復(fù)合開關(guān)相比，它不需要復(fù)雜的觸發(fā)電路，也不存在因雷擊等過電壓誤導(dǎo)通而損壞的問題，減少了電路元件，簡化了系統(tǒng)的控制，提高了復(fù)合開關(guān)的可靠性和安全性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的新型復(fù)合開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（含部分外接電路）的電原理圖。

圖2為本實(shí)用新型的新型復(fù)合開關(guān)控制系統(tǒng)的原理框圖。

圖3為本實(shí)用新型的新型復(fù)合開關(guān)合閘階段的控制原理圖。

圖4為本發(fā)明的新型復(fù)合開關(guān)分閘階段的控制原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。

一種用于高壓電容投切的新型復(fù)合開關(guān)，包括復(fù)合開關(guān)控制系統(tǒng)、機(jī)械開關(guān)；所述復(fù)合開關(guān)控制系統(tǒng)接機(jī)械開關(guān)；所述機(jī)械開關(guān)包括A相主開關(guān)、C相主開關(guān)、A相輔助開關(guān)、C相輔助開關(guān)、B輔助機(jī)械開關(guān)；所述 A相主開關(guān)一端與A相電連接，另一端與A相輔助開關(guān)一端連接；A相輔助開關(guān)另一端接分閘電容；所述 C相主開關(guān)一端與C相電連接，另一端與C相輔助開關(guān)一端連接；C相輔助開關(guān)另一端接分閘電容；所述B輔助機(jī)械開關(guān)一端與B相電連接，另一端與分閘電容連接；A相主開關(guān)、C相主開關(guān)、A相輔助開關(guān)、C相輔助開關(guān)、B輔助機(jī)械開關(guān)的控制端分別與復(fù)合開關(guān)控制系統(tǒng)連接；所述A相輔助開關(guān)、C相輔助開關(guān)分別并聯(lián)一二極管串。

進(jìn)一步的，所述機(jī)械開關(guān)均為真空機(jī)械開關(guān)，其操動機(jī)構(gòu)為永磁操動機(jī)構(gòu)或渦流斥力機(jī)構(gòu)。

如圖1，根據(jù)圖中標(biāo)識，A、B、C為電力系統(tǒng)三相母線，O為高壓無功補(bǔ)償電容器組支路的中性點(diǎn)，1為真空開關(guān)，其中1-1為主開關(guān)，1-2為輔助開關(guān)，2為二極管串，3為高壓無功補(bǔ)償電容。高壓無功補(bǔ)償電容一般采用星形不接地的接法，當(dāng)A、C支路的開關(guān)均斷開時， B相也無法與其他相構(gòu)成閉合回路，B相相當(dāng)于沒有接入系統(tǒng)。因此，可以通過對閉合和分?jǐn)囗樞虻目刂?，使B相開關(guān)不操作負(fù)荷電流，所以，可以對B相支路進(jìn)行精簡，移去二極管串和主機(jī)械開關(guān)，只留下一個輔助開關(guān)起隔離作用，從而可以節(jié)省設(shè)備投資。

下面以圖1中A相支路為例（假設(shè)此時K1是閉合的），介紹一下本實(shí)用新型復(fù)合開關(guān)的基本工作原理：利用二極管的反向截止特性實(shí)現(xiàn)零電壓開通和零電流關(guān)斷。零電壓開通的具體工作過程如下：當(dāng)A、a兩端的電壓極性為負(fù)時，閉合K3.1，此時，由于二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，主回路電流為零，即K3.1是無弧閉合的；當(dāng)A、a兩端的電壓極性翻轉(zhuǎn)時，二極管從反向截止過渡到正向?qū)顟B(tài)，此時主開關(guān)K3.2仍處于斷開位置；在二極管導(dǎo)通之后，閉合主開關(guān)K3.2，此時由于二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，K3.2兩端電壓被二極管鉗位，所以K3.2閉合時也不會產(chǎn)生電弧，即電流從無觸點(diǎn)開關(guān)切換到了有觸點(diǎn)開關(guān)，最終實(shí)現(xiàn)零電壓開通。

關(guān)斷過程和開通過程相似，不同的是開通過程是按電壓極性控制觸頭的閉合時序，關(guān)斷過程是按電流方向來控制觸頭的分?jǐn)鄷r序。零電流關(guān)斷的具體工作過程如下：當(dāng)A、a兩端的電流的方向?yàn)閺纳贤聲r，斷開K3.2，那么電流將逐漸從K3.2轉(zhuǎn)移到二極管上，當(dāng)A、a兩端的電流方向翻轉(zhuǎn)時，由于二極管的反向截止特性，主回路電流將變?yōu)榱悖藭rK3.2已處于斷開位置，K3.1仍處于合閘位置；在二極管反向截止期間內(nèi)斷開輔助開關(guān)K3.1，由于主回路電流為零，K3.1斷開過程不會產(chǎn)生電弧，最終實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷。

進(jìn)一步的，所述的主控制系統(tǒng)包括電壓互感器、電流互感器、信號調(diào)理電路、數(shù)字控制系統(tǒng)、5個真空機(jī)械開關(guān)合閘驅(qū)動電路、5個真空機(jī)械開關(guān)分閘驅(qū)動電路、5個真空開關(guān)電磁操動機(jī)構(gòu)的線圈、復(fù)合開關(guān)狀態(tài)顯示電路以及機(jī)械開關(guān)操動機(jī)構(gòu)儲能電容充電控制電路；所述電壓互感器和信號調(diào)理電路用于電壓零點(diǎn)和頻率的檢測，并傳遞給數(shù)字控制系統(tǒng)；所述信號調(diào)理電路輸入分別電壓互感器、電流互感器連接；信號調(diào)理電路輸出接數(shù)字控制系統(tǒng)輸入；所述數(shù)字控制系統(tǒng)輸出分別接5個真空機(jī)械開關(guān)合閘驅(qū)動電路、5個真空機(jī)械開關(guān)分閘驅(qū)動電路、復(fù)合開關(guān)狀態(tài)顯示電路以及機(jī)械開關(guān)操動機(jī)構(gòu)儲能電容充電控制電路；所述電流互感器和信號調(diào)理電路用于電流零點(diǎn)和頻率的檢測，并傳遞給數(shù)字控制系統(tǒng)；所述復(fù)合開關(guān)狀態(tài)顯示電路主要用于對復(fù)合開關(guān)工作狀態(tài)的監(jiān)視以及提供相應(yīng)的故障報警和故障信息；由于真空機(jī)械開關(guān)的電磁操作機(jī)構(gòu)的合閘時間和分閘時間受其儲能電容的初始電壓影響，為了減小機(jī)械開關(guān)動作的分散性，引入儲能電容充電控制電路，以保證儲能電容初始電壓的穩(wěn)定。

在圖2中，標(biāo)號說明，V為電壓互感器，I為電流互感器，N為信號調(diào)理電路，G為數(shù)字控制系統(tǒng)，H為5個真空機(jī)械開關(guān)合閘驅(qū)動電路，F(xiàn)為5個真空機(jī)械開關(guān)分閘驅(qū)動電路，B為5個真空機(jī)械開關(guān)的電磁操動機(jī)構(gòu)的線圈，X為復(fù)合開關(guān)狀態(tài)顯示電路，C為機(jī)械開關(guān)操動機(jī)構(gòu)儲能電容充電控制電路。

從圖2中可知，電壓互感器V和信號調(diào)理電路N主要用于B相電壓過零點(diǎn)和頻率的檢測，為復(fù)合開關(guān)的零電壓開通提供控制依據(jù)；電流互感器I和信號調(diào)理電路主要用于B相電流過零點(diǎn)和頻率的檢測，為復(fù)合開關(guān)的零電流關(guān)斷提供控制依據(jù)；復(fù)合開關(guān)狀態(tài)顯示電路X主要用于對復(fù)合開關(guān)工作狀態(tài)的監(jiān)視以及提供相應(yīng)的故障報警和故障信息；由于真空機(jī)械開關(guān)的電磁操作機(jī)構(gòu)的合閘時間和分閘時間受其儲能電容的初始電壓影響，為了減小機(jī)械開關(guān)動作的分散性，引入儲能電容充電控制電路C，以保證儲能電容初始電壓的穩(wěn)定。

本實(shí)用新型的新型復(fù)合開關(guān)的工作過程如下：

1、合閘階段，接收到合閘指令后，數(shù)字控制系統(tǒng)G開始對合閘電容進(jìn)行充電，并對合閘電容的充電時間進(jìn)行檢測，根據(jù)充電時間判斷是進(jìn)入合閘程序還是進(jìn)入故障報警程序；進(jìn)入合閘程序后，數(shù)字控制系統(tǒng)G通過電壓互感器V和信號調(diào)理電路N對B相電壓過零點(diǎn)和頻率進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到電壓過零點(diǎn)后，立即閉合K1；延時時間t1后閉合K2.1，為了使K2.2所并聯(lián)的二極管串在K2.1閉合后所承受的反向耐壓不至于過大，應(yīng)盡量使K2.1在t_k2.1這段時間內(nèi)可靠閉合；再延時時間t2后閉合K2.2，為了保證C相支路電流的可靠換流， K2.2必須在t_k2.2這段時間內(nèi)可靠閉合；再延時時間t3后閉合K3.1，為了使K3.2所并聯(lián)的二極管串在K3.1閉合后所承受的反向耐壓不至于過大，應(yīng)盡量使K3.1在t_k3.1這段時間內(nèi)可靠閉合；最后再延時時間t4后閉合K3.2，為了保證,A相支路電流的可靠換流，K3.2必須在t_k3.2這段時間內(nèi)可靠閉合，完成合閘過程，其控制原理如圖3所示。

2、分閘階段，接收到分閘指令后，數(shù)字控制系統(tǒng)G開始對分閘電容進(jìn)行充電，并對分閘電容的充電時間進(jìn)行檢測，根據(jù)充電時間判斷是進(jìn)入分閘程序還是進(jìn)入故障報警程序；進(jìn)入合閘程序后，數(shù)字控制系統(tǒng)G通過電流互感器I和信號調(diào)理電路N對B相電流過零點(diǎn)和頻率進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到電壓過零點(diǎn)后，延時時間t5，斷開K3.2，使A相支路的負(fù)荷電流轉(zhuǎn)移到與K3.2并聯(lián)的二極管串上，為了減小二極管串承受負(fù)荷電流的時間，應(yīng)盡量使K3.2在tt_k3.2這段時間內(nèi)分?jǐn)?；再延時時間t6，斷開K3.1，為了減小A相支路二極管串承受反向耐壓的峰值，應(yīng)盡量使K3.1在tt_k3.1這段時間內(nèi)分?jǐn)?；再延時時間t7，斷開K2.2，使C相支路的負(fù)荷電流轉(zhuǎn)移到與K2.2并聯(lián)的二極管串上，為了減小二極管串承受負(fù)荷電流的時間，應(yīng)盡量使K2.2在tt_k2.2這段時間內(nèi)分?jǐn)啵辉傺訒r時間t8，斷開K2.1，為了減小C相支路二極管串承受反向耐壓的峰值，應(yīng)盡量使K2.1在tt_k2.1這段時間內(nèi)分?jǐn)啵辉傺訒r時間t9，斷開K1，完成分閘過程，其控制原理如圖4所示。

以上是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍時，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。