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电容器投切复合开关的发展阶段是怎么样的?

       电容器投切复合开关经历了从简单粗暴到理性精细的三个发展阶段:

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(1)电容器投切复合开关交流接触器:用于电容器投切复合开关的开关是交流接触器,这是电容器的传统切换方式。由于三相交流电的相位互为120 ,理论上不存在交流接触器投切的佳运行相点(即不能瞬时选择投切),这就造成了它在投入或切离电网时的瞬态过渡过程,又由于电容器是一种电压不能瞬态的器件,当并联电容器由交流接触器投切到电网时,由于其相点是随机的, 会产生大幅度、高频率的浪涌电流(大浪涌电流可能超过电容器额定电流的100倍)。 涌流不仅会对电网造成不良干扰,还会造成交流接触器的电弧和烧损触点。而且涌流和过电压会加速电容器的失效,降低电容器的使用寿命,甚至爆炸。所以交流接触器的切换方式谐波污染大,维护成本高,不适合频繁操作。

(2)电容器投切复合开关晶闸管开关:随着电力电子器件的发展和普及,后来人们研制出了以晶闸管为核心的晶闸管电容器投切复合开关。其原理是通过对电压、电流过零的检测和控制,保证电容器组在电压过零区附近投入运行,从而避免了投切涌流的产生,在电流过零时完成关断,从而避免了暂态过电压的发生,在功能上满足了电容器过零投切的要求。此外,由于对晶闸管的触发次数没有限制,可以实现准动态补偿(响应时间在毫秒级),因此适用于电容器的频繁投切,尤其适用于频繁变化的负载条件。但是固态继电器的应用有一个的弱点:晶闸管通电时导通压降约为1V,损耗很大(以额定容量为100Kvar的补偿装置为例,每相额定电流约为145A,晶闸管的额定导通损耗为14513=435W)。因为功耗大,需要散热避免PN结热击穿,需要大面积的散热器降温。甚至需要风扇来强制通风。

(3)电容器投切复合开关选相开关(又称同步开关):是近年来新开发的高性能开关。既可用作无功补偿装置中的电容开关(如技术成熟的HJFK系列智能选相开关),也可用作任何需要同步运行的负荷设备的开关(如高压同步开关或高压选相开关)。它是传统机械开关和现代微电子技术相结合的产物。它吸收了交流接触器控制结构简单、复合开关零电压输入、零电流分断的优点,成功地将输入和分断时的瞬时涌流控制在3倍额定操作电流以内,彻底解决了电容器投切过程中的高电压谐波和大涌流问题。选相开关以单片机为核心,辅以高精度的采样电路和合理的程序设计,替换了复合开关中容易损坏的晶闸管,既避免了晶闸管元件的故障,又将选相精度从原来复合开关的2 ~ 5个电角度提高到1 ~ 3个电角度,真正做到了无涌流,实现了理想的过零投切。为了进一步抑制电容器投切开关关断时的瞬态过电压,选相开关配有有效的放电电路,将过电压限制在安全区域,使其能安全可靠地应用于频繁投切。


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