一种三相不平衡治理装置的换相开关及其换相方法与流程

本发明涉及一种电力电子的装置及方法，具体涉及一种三相不平衡治理装置的换相开关及其换相方法。

背景技术：

在低压配电网系统中，存在大量的单相、不对称负荷，三相负荷运行随机变化，这些负荷会使配电系统产生三相不平衡，导致供电系统三相电压、电流的不平衡，产生负序电压和负序电流，降低供电电能质量，严重时影响用户的正常用电，同时增加线路及变压器损耗，降低供电可靠性，甚至会引起大面积停电，中性线烧断等严重的后果。

三相不平衡治理装置是为配电网三相电压不平衡治理而研发的一款产品，不同于传统的治理装置，它能够避免在负荷投切瞬间产生的涌流，相间切换速度快，同时避免晶闸管长期运行带来的发热问题，换相过程不停电，同时对系统无冲击。配网三相不平衡治理装置的应用，将大幅提高配电网稳定运行水平。

最先应用于三相不平衡治理的装置是投切交流接触器，这是一种传统的负载投切方式，由于三相交流电的相位互成120°，对交流接触器投切控制，理论上不存在最佳操作相位点，使得它投入或切除电网时，要产生一个暂态的过渡过程，；在切换容性负载时，由于容性负载电压不能瞬变，交流接触器投切电网时，由于其相位点是随机的，所以会产生幅值很大、频率很高的浪涌电流。

随着电力电子器件应用的发展和普及，后来人们研发出由晶闸管为核心的晶闸管开关。在运行时晶闸管通态压降约为1v左右，通态损耗较大，需要加装散热器或强迫风冷装置以避免pn结的热击穿，同时晶闸管对电压变化率(dv/dt)非常敏感，遇到操作过电压及雷击等电压突变的情况很容易误导通而被涌流损坏。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种三相不平衡治理装置的换相开关及其换相方法，采用接触器与晶闸管并联使用的方式，结合接触器运行功耗小和晶闸管开关速度快的特点，三相不平衡治理装置的换相开关同时具备了交流接触器和电力电子投切开关二者的优点，换相过程不停电，同时对系统无冲击。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种三相不平衡治理装置的换相开关，其改进之处在于，所述换相开关包括换相开关外壳以及封装在外壳内的三相晶闸管阀-交流接触器并联结构和触发板，所述触发板的触发信号通过触发线与三相晶闸管阀的门极连接，所述晶闸管阀-交流接触器并联结构与设置在外壳内的电流互感器连接。

进一步地，每一相晶闸管阀-交流接触器并联结构由并联的晶闸管阀和交流接触器并联组成，所述晶闸管阀由反并联的晶闸管组成。

本发明提供一种三相不平衡治理装置换相开关的换相方法，其改进之处在于，所述换相方法采用三相不平衡治理装置的换相开关实现，包括：

换相开关保持在工作相，工作相的交流接触器合闸，晶闸管闭锁；非工作相的交流接触器处于分闸状态，晶闸管闭锁；

在电力系统三相不平衡度超过国标要求时，换相开关切换至低负载相。

进一步地，换相开关切换至低负载相的工作过程包括：

将工作相换相晶闸管触发导通；

工作相晶闸管导通后工作相的交流接触器分闸；

工作相的交流接触器分闸后，工作相的晶闸管关断；

低负载相晶闸管过零触发导通；

低负载相晶闸管过零触发导通后，低负载相交流接触器合闸；

低负载相交流接触器合闸后，低负载相晶闸管闭锁。

进一步地，换相时间最大10ms。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：

1)三相不平衡治理：能够对配电网三相不平衡进行调节，使三相支路平均分配负荷，降低三相不平衡引起的三相负载及变压器损耗，提高供电质量和供电可靠性，降低用户投诉率；

2)不停电切换：采用过零换相技术，换相时间最大10ms，能够避免在负荷投切瞬间产生的较大涌流，避免对用户的用电设备产生影响；

3)智能缺相不停电技术：对于单相线路故障引起的用户断电，换相开关可快速断开故障相，同时主控系统进行快速计算，并将用户切换至线路电流裕度最大的正常相运行，避免用户断电，提高供电质量；

4)节能可靠：采用双相晶闸管并联接触器结构，避免传统换相开关中半导体器件长期运 行带来的发热问题，将大幅提高配网运行稳定性和安全性，装置自身损耗小，接近零损耗，对环境无电磁污染、无噪声污染；

5)安装方式灵活：可适应室内、室外、壁挂、柱上等多种安装方式。

附图说明

图1是本发明提供的换相开关示意图；

图2是本发明提供的换相流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明提供一种三相不平衡治理装置的换相开关，所采用的换相开关如图1所示，换相开关外壳以及封装在外壳内的三相晶闸管阀-交流接触器并联结构和触发板，所述晶闸管阀-交流接触器并联结构与电流互感器连接。每一相晶闸管阀-交流接触器并联结构由并联的晶闸管阀和交流接触器并联组成，所述晶闸管阀由反并联的晶闸管组成。

在配电网三相不平衡度满足国标要求时，换相开关保持在工作相，工作相交流接触器合闸，晶闸管闭锁；非工作相交流接触器处于分闸状态，晶闸管闭锁。在电力系统三相不平衡度超过国标要求时，换相开关会切换至低负载相，工作过程如下：工作相晶闸管导通，工作相交流接触器分闸，工作相晶闸管关断，低负载相晶闸管过零导通，低负载相交流接触器合闸，低负载相晶闸管闭锁。

实施例

如图2所示，本发明提供一种三相不平衡治理装置的换相开关的换相方法包括下述步骤：

(1)三相不平衡治理装置上电，程序初始化以后，选择默认相a，并闭合默认交流接触 器a；

(2)三相不平衡治理装置正常运行，并向主控制器上传信息；

(3)判断是否接收到换相命令，若接收到，按照换相命令切换到b相，并导通晶闸管阀a；若没有接收到，返回上一步；

(4)断开交流接触器a；

(5)关断晶闸管阀a；

(6)导通晶闸管阀b；

(7)关断交流接触器b；

(8)关断晶闸管阀b，完成换相操作。换相时间最大10ms。

本发明提供的三相不平衡治理装置的换相开关，采用接触器与晶闸管并联使用的方式，结合接触器运行功耗小和晶闸管开关速度快的特点，换相开关三相不平衡治理装置同时具备了交流接触器和电力电子投切开关二者的优点，换相过程不停电，同时对系统无冲击。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。