一种三相不平衡调节换相开关及方法 |
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| 申请号 | CN201611070715.X | 申请日 | 2016-11-28 | 公开(公告)号 | CN106505594A | 公开(公告)日 | 2017-03-15 |
| 申请人 | 国家电网公司; 国网陕西省电力公司延安供电公司; | 发明人 | 张剑; 宜鑫; 邱关锋; 杨瑾; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种三相 不平衡 调节换相 开关 及方法，目的在于，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，本发明装置所采用的技术方案为：包括设置在壳体内的三相接线，每相接线均连接有相互并联的IGBT器件和 接触 器，IGBT器件包括两个相互反并联的IGBT管，所述IGBT器件和接触器均连接至触发板，触发板连接至主控系统。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种三相不平衡调节换相开关，其特征在于，包括设置在壳体内的三相接线，每相接线均连接有相互并联的IGBT器件和接触器，IGBT器件包括两个相互反并联的IGBT管，所述IGBT器件和接触器均连接至触发板，触发板连接至主控系统。 |
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| 说明书全文 | 一种三相不平衡调节换相开关及方法技术领域背景技术[0002] 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。 [0003] 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。 [0004] 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。 发明内容[0005] 为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种能够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的三相不平衡调节换相开关及方法。 [0006] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为： [0007] 一种三相不平衡调节换相开关，包括设置在壳体内的三相接线，每相接线均连接有相互并联的IGBT器件和接触器，IGBT器件包括两个相互反并联的IGBT管，所述IGBT器件和接触器均连接至触发板，触发板连接至主控系统。 [0008] 所述触发板为过零换相触发板。 [0009] 所述触发板的换相时间小于等于6.6ms。 [0010] 所述触发板采用日本三菱公司生产的M57962AL电路。 [0011] 所述IGBT管采用德国英飞凌公司生产的IGZ100N65H5。 [0012] 所述主控系统采用中电普瑞科技有限公司生产的DUS-380/C型号主控系统。 [0013] 一种三相不平衡调节换相方法，包括以下步骤： [0014] 1)上电初始化后，主控系统选择默认工作相上电运行，通过触发板闭合默认工作相的接触器，默认工作相和非默认工作相上的IGBT器件闭锁，默认工作相正常运行后向主控系统上传运行信息； [0015] 2)主控系统在接到换相命令后，首先主控系统通过触发板控制默认工作相的IGBT器件导通，断开默认工作相的接触器，然后关断默认工作相的IGBT器件，导通待换相工作相的IGBT器件，最后闭合待换相工作相的接触器，关断待换相工作相的IGBT器件，待换相工作相上电，运行正常后向主控系统上传运行信息，完成换相。 [0016] 与现有技术相比，本发明装置在每相接线上均设双向IGBT器件，双向IGBT器件并联有接触器，双向IGBT器件包括两个相互反并联的IGBT管，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，IGBT器件闭锁；非工作相交流接触器处于分闸状态，IGBT器件闭锁。在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，工作相IGBT器件导通，工作相交流接触器分闸，工作相IGBT器件关断，低负载相IGBT器件触发导通，低负载相交流接触器合闸，低负载相IGBT器件闭锁，避免了传统换相开关中半导体器件长期运行带来的发热问题，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。本发明装置自身损耗小，接近零损耗，对环境无电磁污染、无噪声污染；对配电网三相电压不平衡的治理，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IGBT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，大幅提高配电网稳定运行水平。 [0017] 进一步，触发板为过零换相触发板，触发板的换相时间小于等于6.6ms，采用过零换相技术，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。 [0018] 进一步，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。 [0019] 本发明的方法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，IGBT器件闭锁；非工作相交流接触器处于分闸状态，IGBT器件闭锁。在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，工作相IGBT器件导通，工作相交流接触器分闸，工作相IGBT器件关断，低负载相IGBT器件触发导通，低负载相交流接触器合闸，低负载相IGBT器件闭锁，避免了传统换相开关中半导体器件长期运行带来的发热问题，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。附图说明 [0020] 图1为本发明装置的结构示意图； [0021] 图2为本发明方法的流程图。 具体实施方式[0023] 参见图1，本发明装置包括设置在壳体内的三相接线，每相接线均连接有相互并联的IGBT器件和接触器，IGBT器件包括两个相互反并联的IGBT管，所述IGBT器件和接触器均连接至触发板，触发板连接至主控系统。触发板为过零换相触发板，触发板的换相时间小于等于6.6ms，触发板采用日本三菱公司生产的M57962AL电路。IGBT管采用德国英飞凌公司生产的IGZ100N65H5。主控系统采用中电普瑞科技有限公司生产的DUS-380/C型号主控系统。 [0024] 参见图2，本发明方法包括以下步骤： [0025] 1)上电初始化后，主控系统选择默认工作相A相上电运行，通过触发板闭合默认工作相A相的接触器，默认工作相A相和非默认工作相B、C相上的IGBT器件闭锁，默认工作相A相正常运行后向主控系统上传运行信息； [0026] 2)主控系统在接到换相命令后，首先主控系统通过触发板控制默认工作相的IGBT器件IGBT-A导通，断开默认工作相的接触器A，然后关断默认工作相的IGBT器件IGBT-A，导通待换相工作相的IGBT器件IGBT-B，最后闭合待换相工作相的接触器B，关断待换相工作相的IGBT器件IGBT-B，待换相工作相上电，运行正常后向主控系统上传运行信息，完成换相。 [0027] 本发明的换相开关采用IGBT与交流接触器并联结构，其中IGBT采用反并联结构，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，IGBT闭锁；非工作相交流接触器处于分闸状态，IGBT闭锁。在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IGBT导通，工作相交流接触器分闸，工作相IGBT关断，低负载相IGBT触发导通，低负载相交流接触器合闸，低负载相IGBT闭锁。 [0028] 本发明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；采用过零换相技术实现不停电切换，换相时间最大6.6ms，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；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，智能缺相不停电，避免用户断电，提高供电质量；采用双向IGBT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，节能可靠；安装方式灵活，可适应室内、室外、壁挂、柱上等多种安装方式。 |
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