本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的無功補償、諧波濾波和電網(wǎng)電能質(zhì)量治理領域，具體地涉及一種帶有輔助開關觸點的單臺三極預充電同步開關補償裝置。

背景技術：

專利文件：“基于單臺三極同步開關的智能型無功補償裝置”，專利號：201210066279.4，講述應用于星形連接電容器組的單臺三極預充電同步開關補償裝置；專利文件：“基于單臺三極同步開關的智能型無功補償裝置”，專利號：201210097550.0，講述應用于三角形連接電容器組的單臺三極預充電同步開關補償裝置，上述兩個專利應用預充電技術，在開關主觸點并聯(lián)了預充電電路，預充電電路是由串聯(lián)連接的二極管和電阻器組成的，針對星形連接和三角形連接的兩種不同結構的電容器組預充電，在特定的電網(wǎng)電壓點投切，達到用三極開關投切電容器組沒有電流沖擊的效果。專利講述的三極同步開關k1為永磁接觸器、永磁斷路器、電磁式接觸器和電磁式斷路器中的一種。

在中壓投切電容器組的應用中，有用戶提出需要在三極同步開關打開后，電容器組與電網(wǎng)電源徹底斷開，這就需要預充電電路只是在開關合閘前，給電容器組預充電到電網(wǎng)電壓的峰值，然后單臺三極開關合閘，合閘完成，預充電電路打開不再工作。在應用斷路器作為三極同步開關，在負載出現(xiàn)短路，需要三極同步開關打開后，完全將負載電路從電網(wǎng)中斷開，如果斷路器打開，電網(wǎng)還從預充電電路和短路的負載連接就不合理了。為此，申請了本發(fā)明：帶有輔助開關觸點的單臺三極預充電同步開關補償裝置，使得三極同步開關打開時，負載電容器組完全和電網(wǎng)電壓斷開了。

在低壓投切電容器組的應用中，習慣用接觸器投切，接觸器打開電容器組后允許給電容器組預充電，應用上述兩個專利沒有問題。不過，需要從工藝考慮如何在主觸點兩端安裝預充電電路更合理。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，在單臺三極同步開關的預充電電路中增加輔助開關觸點，單臺三極開關打開后實現(xiàn)負載和電網(wǎng)電壓的斷開脫離。

本發(fā)明通過以下方案實現(xiàn)：

三極同步開關k1的主觸點的輸入端分別與三相電網(wǎng)電壓連接，三極同步開關k1的主觸點的輸出端分別與電容器組連接，其中一個主觸點的輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接著帶有輔助開關觸點k2a的預充電電路1，另一主觸點的輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接著不帶有輔助開關觸點的預充電電路2，相位控制器4得到投切命令s1閉合信號，首先使得開關k2線圈得電，輔助開關觸點k2a閉合，電網(wǎng)線電壓通過所述預充電電路1和所述預充電電路2給所述電容器組預充電，電容器組充滿電后，相位控制器4按照電網(wǎng)電壓同步檢測器3給出的預定的電網(wǎng)電壓的相位角，使得三極同步開關k1線圈得電，在三極同步開關k1主觸點上的電壓等于零或者電壓和電壓變化率同時接近零點處，同時接通、同時關斷三極同步開關k1的三個主觸點，以投切電容器組，待三極同步開關k1閉合后，開關k2線圈失電，輔助開關觸點k2a打開，其中，所述預充電電路1由串聯(lián)連接的二極管d1、輔助開關觸點k2a和電阻器r1組成，二極管d1的陽極連接到電網(wǎng)電壓中的一相；所述預充電電路2由串聯(lián)連接的二極管d2與電阻器r2組成，二極管d2的陰極連接到電網(wǎng)電壓的另一相。

預充電電路1帶有輔助開關觸點k2a，預充電電路2帶有輔助開關觸點k2b,兩個輔助開關觸點k2a和k2b由同一開關k2線圈控制，或者預充電電路2帶有輔助開關觸點k3a，預充電電路1的輔助開關觸點k2a由開關k2線圈控制，預充電電路2的輔助開關觸點k3a由開關k3線圈控制，預充電電路2中的輔助開關觸點k2b或k3a的動作時間和預充電電路1的輔助開關觸點k2a是相同的。

所述預定的電網(wǎng)電壓的相位角選擇為：在并聯(lián)連接著所述預充電電路1和預充電電路2的主觸點所對應的電網(wǎng)線電壓的電壓峰值點且該兩個主觸點上的電壓和電壓變化率同時接近零點處，在另一沒有并聯(lián)預充電電路的主觸點所對應的電網(wǎng)相電壓的電壓值過零點且該主觸點上的電壓值等于零時，同時接通、同時關斷三極同步開關k1的三個主觸點。

所述三極同步開關k1為永磁接觸器、永磁斷路器、電磁式接觸器和電磁式斷路器中的一種，輔助開關k2、輔助開關k3為小電流、耐壓等級與三極同步開關k1的觸點耐壓等級相同的普通接觸器。

依據(jù)電工原理關于星形電路和三角形電路等效變換的原理，所述電容器組由連接成星形電路形式或者三角形電路形式的電抗器l和電容器c組成，投切效果不變。

電容器組由連接成三角形電路形式的電抗器和電容器組成，三極同步開關k1的三個主觸點安裝在所述三角形電路內(nèi)，與電容器組串聯(lián)連接，其中一個主觸點的輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接著帶有三極同步開關k1的一個輔助常閉觸點的預充電電路1，另一主觸點的輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接著帶有三極同步開關k1的另外一個輔助常閉觸點的預充電電路2，電網(wǎng)線電壓通過所述預充電電路1和所述預充電電路2給所述電容器組預充電，相位控制器4得到投切命令s1信號，按照預定的電網(wǎng)線電壓的相位角，在三極同步開關k1主觸點上的電壓等于零或者電壓和電壓變化率同時接近零點處，同時接通、同時關斷三極同步開關k1的三個主觸點，以投切電容器組，同時也斷開、接通預充電電路，其中，所述預充電電路1由串聯(lián)連接的二極管d1、三極同步開關k1的輔助常閉觸點k1d和電阻器r1組成，二極管d1的陽極連接到電網(wǎng)電壓中的一相，二極管d1的陰極連接到電容器組；所述預充電電路2由串聯(lián)連接的二極管d2、三極同步開關k1的輔助常閉觸點k1e與電阻器r2組成，二極管d2的陰極連接到電網(wǎng)電壓的另一相，二極管d2的陽極連接到電容器組。

所述三極同步開關k1為永磁接觸器、永磁斷路器、電磁式接觸器和電磁式斷路器中的一種

本發(fā)明的有益技術效果：

在中壓投切電容器組的應用中，電容器組以星形電路為主，單臺三極開關打開后，電容器組上的直流電壓，通過電容器組內(nèi)部的電阻器逐漸放掉到零，故障狀態(tài)下，單臺三極開關打開，電網(wǎng)和負載分離，也就切斷了故障電流。

在低壓投切電容器組的應用中，電容器組以三角形電路為主，兩路預充電電路串聯(lián)連接了主開關的輔助常閉觸點，工藝上更容易安裝固定預充電電路的二極管和限流電阻，預充電的效果不變。

附圖說明

圖1：根據(jù)本發(fā)明的帶有輔助開關觸點的單臺三極預充電同步開關補償裝置的一個實施例的電路圖，電容器組為星形連接，其中一個預充電電路帶有輔助開關觸點，另一個預充電電路沒有輔助開關觸點；

圖2：根據(jù)本發(fā)明的帶有輔助開關觸點的單臺三極預充電同步開關補償裝置的第二個實施例的電路圖，電容器組為三角形連接，其中一個預充電電路帶有輔助開關觸點，另一個預充電電路沒有輔助開關觸點；

圖3：根據(jù)本發(fā)明的帶有輔助開關觸點的單臺三極預充電同步開關補償裝置的第三個實施例的電路圖，一個k2線圈控制兩個輔助開關觸點；

圖4：根據(jù)本發(fā)明的帶有輔助開關觸點的單臺三極預充電同步開關補償裝置的第四個實施例的電路圖，兩個預充電電路中都帶有輔助開關觸點的單臺三極同步開關，兩個k2、k3線圈分別控制的兩個輔助開關觸點；

圖5：根據(jù)本發(fā)明的帶有輔助開關觸點的單臺三極預充電同步開關補償裝置的第五個實施例的電路圖，電容器為三角形連接，單臺3級同步開關安裝在三角形內(nèi)，預充電電路帶有單臺3極同步開關的輔助常閉觸點；

具體實施方式

如圖1所示：三極同步開關k1的主觸點的輸入端分別與三相電網(wǎng)電壓連接，三極同步開關k1的主觸點的輸出端分別與電容器組連接，其中一個主觸點k1a的輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接著帶有輔助開關觸點k2a的預充電電路1，另一主觸點k1c的輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接著不帶有輔助開關觸點的預充電電路2，相位控制器4得到投切命令s1閉合信號，首先使得開關k2線圈得電，輔助開關觸點k2a閉合，電網(wǎng)線電壓uwu通過所述預充電電路1和所述預充電電路2給所述電容器組預充電，電容器組中電容器c1和電容器c3充電到線電壓的峰值后，相位控制器4按照電網(wǎng)電壓同步檢測器3給出的預定的電網(wǎng)電壓的相位角，使得三極同步開關k1線圈得電，在三極同步開關k1主觸點上的電壓等于零或者電壓和電壓變化率同時接近零點處，同時接通、同時關斷三極同步開關k1的三個主觸點，以投切電容器組，待三極同步開關k1閉合后，開關k2線圈失電，輔助開關觸點k2a打開，其中，所述預充電電路1由串聯(lián)連接的高壓硅堆二極管d1、輔助開關觸點k2a和高壓電阻器r1組成，高壓硅堆二極管d1的陽極連接到電網(wǎng)電壓中的一相；所述預充電電路2由串聯(lián)連接的高壓硅堆二極管d2與高壓電阻器r2組成，二極管d2的陰極連接到電網(wǎng)電壓的另一相。在單臺3極同步開關k1打開時，電網(wǎng)線電壓uwu在負半波時由于輔助開關觸點k2a打開，電網(wǎng)電壓送不到電容器組負載中，電網(wǎng)線電壓uwu在正半波時，由于硅堆二極管d2的陰極連接在電網(wǎng)側(cè)，二極管的反相截止作用，電網(wǎng)負半波也送不到電容器組負載上。

如圖3、圖4所示：預充電電路1帶有輔助開關觸點k2a，預充電電路2也帶有輔助開關觸點k2b,兩個輔助開關觸點k2a和k2b由同一開關k2線圈控制，或者預充電電路2也帶有輔助開關觸點k3a，預充電電路1的輔助開關觸點k2a由開關k2線圈控制，預充電電路2的輔助開關觸點k3a由開關k3線圈控制，預充電電路2中的輔助開關觸點k2b或k3a的動作時間和預充電電路1的輔助開關觸點k2a是相同的。所以在預充電電路2中增加一個輔助開關觸點，為的是開關打開，電網(wǎng)和負載之間有明顯的斷口，更為安全。

所述預定的電網(wǎng)電壓的相位角選擇為：在并聯(lián)連接著所述預充電電路1和預充電電路2的主觸點所對應的電網(wǎng)線電壓uwu的電壓負峰值點且該兩個主觸點k1a和k1c上的電壓和電壓變化率同時接近零點處，在另一沒有并聯(lián)預充電電路的主觸點k1b所對應的電網(wǎng)相電壓的電壓值過零點且該主觸點上的電壓值等于零時，同時接通、同時關斷三極同步開關k1的三個主觸點。

所述三極同步開關k1為永磁接觸器、永磁斷路器、電磁式接觸器和電磁式斷路器中的一種，輔助開關k2、輔助開關k3的觸點在預充電電路中，預充電電流小于1a為小電流、但是觸點的耐壓等級要求高與三極同步開關k1的觸點耐壓等級相同，輔助開關觸點起到分斷高壓的作用，輔助開關為普通接觸器。

如圖2所示：依據(jù)電工原理關于星形電路和三角形電路等效變換的原理，所述電容器組由連接成星形電路形式或者三角形電路形式的電抗器l和電容器c組成，圖2電路和圖1電路的投切效果不變。

如圖5所示：電容器組由連接成三角形電路形式的電抗器和電容器組成，三極同步開關k1的三個主觸點安裝在所述三角形電路內(nèi)，與電容器組串聯(lián)連接，其中一個主觸點k1a的輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接著帶有三極同步開關k1的一個輔助常閉觸點k1d的預充電電路1，另一主觸點k1c的輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接著帶有三極同步開關k1的另外一個輔助常閉觸點k1e的預充電電路2，電網(wǎng)線電壓通過所述預充電電路1和所述預充電電路2給所述電容器組預充電，相位控制器4得到投切命令s1信號，按照預定的電網(wǎng)線電壓的相位角，在三極同步開關k1主觸點上的電壓等于零或者電壓和電壓變化率同時接近零點處，同時接通、同時關斷三極同步開關k1的三個主觸點，以投切電容器組，同時也斷開、接通預充電電路，其中，所述預充電電路1由串聯(lián)連接的二極管d1、三極同步開關k1的輔助常閉觸點k1d和電阻器r1組成，二極管d1的陽極連接到電網(wǎng)電壓中的一相，二極管d1的陰極連接到電容器組；所述預充電電路2由串聯(lián)連接的二極管d2、三極同步開關k1的輔助常閉觸點k1e與電阻器r2組成，二極管d2的陰極連接到電網(wǎng)電壓的另一相，二極管d2的陽極連接到電容器組。

所述三極同步開關k1為永磁接觸器、永磁斷路器、電磁式接觸器和電磁式斷路器中的一種。

本發(fā)明的特定實施例已對本發(fā)明的內(nèi)容作出了詳盡的說明，對本領域一般技術人員而言，在不背離本發(fā)明精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都構成對本發(fā)明專利權的侵犯，將承擔相應的法律責任。