[发明专利]集成电力电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电容器。

背景技术

电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性电抗所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，进行无功补偿。无功补偿可以提高功率因数，是一项投资少，收效快的降损节能措施。

电网中常用的无功补偿方式包括：①在变电所母线集中安装并联电容器组；②在高低压配电线路中分散安装并联电容器组；③在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；④在单台电动机处安装并联电容器等。

目前0.4KV输配电线路的无功补偿方式通常是用户车间配电屏安装并联补偿电容器，通过无功功率因数控制器来控制电力电容器的并联投切数量，从而实现无功功率的补偿，使功率因数达到0.95左右。由无功补偿控制器，刀熔开关，无功补偿装置的执行机构，热继电器，电力电容器等几部分组成。存在的缺点：1、投切电容时存在冲击电流大，使用寿命短；2、接线复杂，占用空间大，成本高，现场检修不方便。

(三)发明内容

为了克服已有的电力电容器在投切时存在较大的冲击电流、使用寿命短的不足，本发明提供一种电容投切时无冲击电流、延长使用寿命的智能集成电力电容器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能集成电力电容器，包括壳体在所述壳体上方安装测控装置、电容器投切开关和保护电路，在所述壳体下方安装电力电容器；所述投切开关为复合式开关，其包括可控硅开关和磁保持继电器，所述的可控硅开关与所述磁保持继电器的结点并联，所述可控硅开关为两只反并联的晶闸管，所述的晶闸管的触发端连接用于控制在电压过零后触发晶闸管的触发芯片，所述的触发芯片、磁保持继电器连接用于检测三相电路并判断是否需要投切电容器的单片机。

作为优选的一种方案：所述的壳体下方安装三个电力电容器，三个电力电容器之间相互角接，其中两个电容器连接投切开关。

作为优选的再一种方案：所述的壳体下方安装三个电力电容器，三个电力电容器之间相互星接，每个电容器连接投切开关。

进一步，所述壳体内安装温度传感器，所述的温度传感器连接单片机，所述单片机包括用于当超过设定温度时切除电力电容器的温度保护模块。

本发明的技术构思为：采样三相电源中的一线电流(如A线)与另外两线电压(如BC线)之间的相位差，通过一定的运算，得到当前电网的实时功率因数。此功率因数与投入门限和切除门限比较，在整个投切延时时间内，若在投切门限内，则不予动作；若小于投入门限，则投入一组电容；若大于切除门限或发生功率因数为负时，则切除一组已经投入的电容。再经过投切延时时间，重复比较与投切，直到当前的功率因数达到投切门限以内。在投切过程中若发现检测到的电压大于设定的过电压保护门限，则切除所有已投入的电容器，以起到保护电容的作用。在投切时若发现检测到的电流小于欠电流封锁门限，则停止投切动作，避免出现循环投切的现象。

智能型集成电力电容器的投切开关采用复合式开关，即将可控硅与磁保持继电器的结点并联，在接通和断开的瞬间既具有可控硅过零开关的优点，而在正常接通期间又具有接触器开关无功耗的优点。

参照图3，电容器投入时，先触发导通晶闸管，然后再延时接通磁保持继电器，由于磁保持继电器闭合后，使晶闸管两端承受的电压近似为零。根据晶闸管的导通条件，在没有承受正向压降的情况下，即使有触发脉冲，当流过其的电流小于其自身的擎柱电流时，晶闸管就会关断；当切除电容器时，先强行断开磁保持继电器(因为此时无法使晶闸管导通)，同时对两只反并联的晶闸管施加过零触发脉冲，当晶闸管两端的电压过零后瞬间，晶闸管就会导通。延时导通一段时间后再撤去触发脉冲，晶闸管就会自然关断。至此，完成一次切除动作。下面说一下为什么对晶闸管施加过零触发脉冲？根据电容的特性方程：

Ic＝du/dt

式中：Ic为流过电容的电流，u为电容两端承受的电压，从方程可以看出，要使在电容器投入瞬间流过晶闸管的电流最小，就是要使电压变化率最小。因为补偿电容器在投入前其初始电压为零，所以必须在当施加在电容器两端的电压接近零时施加触发脉冲。为了清楚起见，绘制出了复合式开关的工作时序图，参照图4。