李萬(wàn)軍

摘要：目前，我們經(jīng)常使用的電容器投切開(kāi)關(guān)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中還存在著很多問(wèn)題，新型的過(guò)零投切開(kāi)關(guān)主要利用的先進(jìn)技術(shù)為微電子技術(shù)，同時(shí)企業(yè)對(duì)電路的結(jié)構(gòu)等開(kāi)展了進(jìn)一步的優(yōu)化與調(diào)整，從而能夠從根本上進(jìn)一步的提高開(kāi)關(guān)的安全穩(wěn)定性，使得電容器組能夠在開(kāi)展過(guò)零投切的過(guò)程中更加的精確與迅速。通過(guò)利用循環(huán)投切控制，以及利用共分補(bǔ)優(yōu)化組合的方式，能夠使得過(guò)零投切過(guò)程的工作效率得到進(jìn)一步的提升，同時(shí)也能使得電容器的使用壽命得到進(jìn)一步的增長(zhǎng)，同時(shí)低壓電網(wǎng)的無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償變得更加的高效智能。關(guān)鍵詞：電容器;投切開(kāi)關(guān);過(guò)零

中圖分類號(hào)：TQ016.5+4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）07-0181-03

近些年來(lái)，電網(wǎng)中的非線性負(fù)荷以及感性電荷的數(shù)量得到了很大程度的提升，以及無(wú)功功率也明顯增多，這就使得受電端電壓的電壓以及功率因數(shù)降低，最終使得供電的質(zhì)量受到了非常嚴(yán)重的影響。裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的方式能夠有效的滿足低壓配電網(wǎng)無(wú)功功率的問(wèn)題。在開(kāi)展低壓電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程中，利用電容器來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償是一種比較常用同時(shí)也較為高效的一種方式。另外在對(duì)投切開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇時(shí)，選擇的合理性是確保相關(guān)補(bǔ)償工作正常開(kāi)展的重要環(huán)節(jié)之一。從不同的投切開(kāi)關(guān)的性能出發(fā)，現(xiàn)如今經(jīng)常投入使用的電容器投切開(kāi)關(guān)中還存在很多的問(wèn)題需要解決，特別是在其安全穩(wěn)定性方面，還需要做出進(jìn)一步的改進(jìn)。新型的過(guò)零投切開(kāi)關(guān)的電路結(jié)構(gòu)相對(duì)于以前做出了很大的改變，使得可控硅的損壞問(wèn)題以及單觸電磁保持燒壞的問(wèn)題得到了有效的解決。另外，在該新型的過(guò)零投切開(kāi)關(guān)的作用下，以前較為常見(jiàn)的電弧的預(yù)燃和重燃現(xiàn)象也很少再發(fā)生，從真正的意義上確保了工作的正常長(zhǎng)期運(yùn)行，避免了很多故障的產(chǎn)生。另外，也真正實(shí)現(xiàn)了過(guò)零無(wú)涌流投切的目的，使得補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程更加的準(zhǔn)確迅速。

1過(guò)零投切的原理

在經(jīng)常需要進(jìn)行過(guò)零投切的場(chǎng)合，以當(dāng)前的技術(shù)來(lái)說(shuō)，一般都會(huì)選擇接觸器。但接觸器在進(jìn)行相關(guān)的投切動(dòng)作時(shí)，因?yàn)槿狈εc電路的電壓和電流間的穩(wěn)定的相位關(guān)系，所以在實(shí)際的操作過(guò)程中無(wú)所避免的就會(huì)出現(xiàn)電流沖擊或者是過(guò)電壓的現(xiàn)象。關(guān)于此問(wèn)題相關(guān)研究單位開(kāi)展了很多的討論，并且提出了很多的處理措施，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破，進(jìn)一步的提高過(guò)零投切的工作效率與工作質(zhì)量。目前已經(jīng)研究出了一種新型的電容器過(guò)零投切電路開(kāi)關(guān)，該裝置的出現(xiàn)彌補(bǔ)了原先裝置出現(xiàn)的諸多問(wèn)題，并且能夠真正的實(shí)現(xiàn)少耗能，高效率。

文章首先對(duì)過(guò)零投切進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，過(guò)零投切主要是利用了電容器的特性，投入電容器時(shí)，如果電容器端的電壓與電網(wǎng)的電壓之間存在著較大的落差，所以可能導(dǎo)致電容器的電壓出現(xiàn)突變的情況，最終導(dǎo)致合閘涌流的產(chǎn)生，該涌流可能會(huì)導(dǎo)致晶閘管受到破壞，所以為了避免相關(guān)故障的產(chǎn)生，投入電容器的時(shí)間應(yīng)該把握在當(dāng)前端電壓和電網(wǎng)的電壓相等時(shí)。

2過(guò)零投切的系統(tǒng)

低壓電力電容器過(guò)零投切系統(tǒng)的組成成分較多，主要有電壓電流互感器，濾波電路，采樣電路，數(shù)字信號(hào)處理器，微控制器，磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路等重要部件。除此以外，數(shù)字信號(hào)處理器和單片機(jī)還有電容狀態(tài)指示，事件記錄以及故障報(bào)警等重要功能。人機(jī)接口的主要組成部分為顯示器和鍵盤，其主要的功能是對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并將電力參數(shù)顯示到顯示器中，供人們利用與參考。

2.1參數(shù)采樣與投切控制器

低壓電容器的過(guò)零投切過(guò)程對(duì)處理器和微控制器的性能要求較高，一般都會(huì)選擇性能較為良好的32位定點(diǎn)處理器，以及同樣具備較南性能，同時(shí)也不需要消耗太多能量的STC89C53微控制器。STC89C53微控制器對(duì)低壓電網(wǎng)的三相電壓與電流參數(shù)的獲得主要可以通過(guò)三個(gè)重要途徑，分別包括電壓電流互感器，濾波電路以及采樣電路。利用DSP可以將相關(guān)的參數(shù)實(shí)時(shí)的計(jì)算出來(lái)，然后通過(guò)對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?？蛻舻男枨鬀Q定著我們是否需要進(jìn)行電容器組的無(wú)功補(bǔ)償作，而這一過(guò)程的判斷需要依托單片機(jī)來(lái)進(jìn)行。微控制器與處理器之間需要通過(guò)RS-485通信來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的高速傳遞，從而能夠確保系統(tǒng)開(kāi)展相關(guān)工作的實(shí)時(shí)性。

2.2過(guò)零投切開(kāi)關(guān)

低壓電容器過(guò)零投切開(kāi)關(guān)的主要組成為大功率磁保持繼電器，雙向晶閘管以及阻容吸收電路等。電力電容器的投切需要利用單片機(jī)來(lái)對(duì)零點(diǎn)投切進(jìn)行控制。在進(jìn)行電容器投入了作時(shí)，單片機(jī)根據(jù)其工作的基本原理將會(huì)在雙向晶閘管的兩端電壓為零時(shí)開(kāi)始發(fā)出相關(guān)的指令，從而能夠利用觸發(fā)脈沖來(lái)對(duì)雙向晶閘管進(jìn)行導(dǎo)通，以便能夠順利開(kāi)展電容器投入工作。大功率繼電器收到相關(guān)的指令被導(dǎo)通，當(dāng)晶閘管的電流為零時(shí)，單片機(jī)就會(huì)根據(jù)相關(guān)的參數(shù)以及自身檢測(cè)的結(jié)果來(lái)判斷是否需要斷開(kāi)雙向晶閘管，導(dǎo)通以后再發(fā)出相關(guān)的信號(hào)來(lái)依據(jù)順序分別斷開(kāi)大功率的磁保持繼電，再斷開(kāi)雙向晶閘管。當(dāng)開(kāi)關(guān)處于正常工作的狀態(tài)時(shí)，我們需要保持大功率磁保持繼電器的通斷，但不需要一直保持雙向晶閘管的通斷，它只需要在開(kāi)關(guān)投切的瞬間保持通斷即可，這樣做的目的是為了解決電容器投切時(shí)的涌流沖擊問(wèn)題，同時(shí)也有效的減少了在運(yùn)行過(guò)程中的能量損耗。

2.3磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路

大功率磁保持繼電器一般都具有較強(qiáng)的承載能力，在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中一般不會(huì)消耗太多的能量。在其內(nèi)容有永久磁鋼以及線圈，這些組分在工作的過(guò)程中都需要聽(tīng)從來(lái)自單片機(jī)的指令。磁保持繼電器在選擇的過(guò)程中可以考慮HFE9型，該繼電器具備雙線圈的裝置。在開(kāi)展合分閘的工作時(shí)，主控芯片輸出的高電平能夠使得三極管被導(dǎo)通，其所持續(xù)的時(shí)間大概維持在50ms左右，在之后主控芯片來(lái)進(jìn)行低電平的輸出，磁保持繼電器來(lái)完成碰頭工作，從而完成合分閘的過(guò)程。

2.4晶閘管過(guò)零檢測(cè)與觸發(fā)電路

電容器投切的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)合閘涌流和過(guò)電壓沖擊的現(xiàn)象，所以為了解決這一問(wèn)題，對(duì)電容器的投切過(guò)程進(jìn)行保護(hù)，我們必須要在雙向晶閘管的電壓或電流為零時(shí)再開(kāi)始進(jìn)行電容器的投切工作。在進(jìn)行芯片的選擇時(shí)，考慮到上述的相關(guān)問(wèn)題，我們?cè)谶x擇芯片時(shí)應(yīng)盡量考慮其過(guò)零檢測(cè)以及觸發(fā)的能力，最好選擇各方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)的理想芯片來(lái)開(kāi)展對(duì)雙向晶閘管的驅(qū)動(dòng)工作。MOC3083驅(qū)動(dòng)芯片是一種具有較強(qiáng)工作能力的芯片，它內(nèi)部的電路能夠進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)，當(dāng)晶閘管出現(xiàn)兩端電壓等零的情況時(shí)，其就會(huì)發(fā)出相關(guān)的觸發(fā)脈沖的信號(hào)，來(lái)對(duì)晶閘管進(jìn)行導(dǎo)通或者是斷開(kāi)。另外，在此過(guò)程中壓敏電阻的使用使得電路異常過(guò)電壓的現(xiàn)象得以解決，這一過(guò)程主要依靠的還是壓敏電阻良好的承受沖擊的能力。

2.5補(bǔ)償方式的分析

投切電容器組的補(bǔ)償方式可以選擇共，分補(bǔ)優(yōu)化組合，這樣的補(bǔ)償方式具有較高的靈活性，有效的完善了低壓電網(wǎng)負(fù)荷變化的問(wèn)題，同時(shí)三相負(fù)荷不平衡的無(wú)功功率補(bǔ)償問(wèn)題也得到了良好的解決。在負(fù)載平衡時(shí)，可以采用共補(bǔ)的方式，而在負(fù)載不太平衡或存在很大的波動(dòng)時(shí)，可以采用先進(jìn)行共同補(bǔ)償，在進(jìn)行分別補(bǔ)償?shù)姆椒?。針?duì)居民用電，其一般使用的都是單相負(fù)載，所以其變動(dòng)通常都比較大，三相負(fù)載往往會(huì)出現(xiàn)過(guò)分不平衡的情況，而且針對(duì)于不同的相來(lái)說(shuō)其所要求的補(bǔ)償電容量也不同。無(wú)功補(bǔ)償?shù)牟町愔笫沟梦覀冊(cè)谶x擇補(bǔ)償方式時(shí)不能選擇共補(bǔ)的方式，所以這時(shí)候單獨(dú)補(bǔ)償?shù)姆绞绞亲詈玫慕鉀Q方法。該方法能夠有效的減少資源的浪費(fèi)，其自身具備著非常良好的合理性。

3投切流程的設(shè)計(jì)

無(wú)功功率以及功率因數(shù)是影響低壓電力電容器過(guò)零投切控制工作的兩大重要因素，其中無(wú)功功率對(duì)其的影響比較的明顯。另外，低壓電力電容器過(guò)零投切控制工作的開(kāi)展需要根據(jù)無(wú)功功率以及功率因素這兩方面來(lái)進(jìn)行。低壓電網(wǎng)的電力運(yùn)行參數(shù)需要通過(guò)采樣電路來(lái)得出，并用DSP來(lái)進(jìn)行計(jì)算，得到相關(guān)的值以后需要跟提前設(shè)定好的相關(guān)值進(jìn)行一定的比較，投入或切除補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M的電容量值就是通過(guò)我們的比較來(lái)進(jìn)行確定的。在進(jìn)行電容器的選擇時(shí)，循環(huán)投切是一種比較實(shí)用以及合理的一種方式，依據(jù)時(shí)間的不同來(lái)進(jìn)行不同的操作，比如說(shuō)先投入的電容器需要先行撤出，而后投入的電容器需要等前面的電容器撤出后在撤出。這樣的撤出方式能夠有效的降低投切的過(guò)程中電容器的溫度，使得電容器的使用年限得到進(jìn)一步的提升。循環(huán)投切的方式使得投切的過(guò)程更加的精確，過(guò)往我們選擇的投切方式都是以某一單一元素作為依據(jù)，這樣的方式容易產(chǎn)生重復(fù)投切振蕩的現(xiàn)象。

4 影響投切精度的因素分析

影響精度的因素主要存在于三個(gè)方面，它們分別是過(guò)零方波的延遲時(shí)間，繼電器的動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間以及交流電的半周期。這三方面的因素雖然不具備非常重要的作用，但是三者都會(huì)產(chǎn)生一定程度的誤差，特別是某些難以補(bǔ)償?shù)恼`差。對(duì)于某些誤差來(lái)說(shuō)，技術(shù)性的操作問(wèn)題往往會(huì)對(duì)投切的精度產(chǎn)生一定的影響。對(duì)于過(guò)零信號(hào)的精度來(lái)說(shuō)，在制定相關(guān)的電路方案時(shí)我們已經(jīng)基本確定了要使用的相關(guān)儀器，而儀器的選擇將會(huì)對(duì)精度產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。不管最后輸出的是怎樣的波形，延遲誤差的出現(xiàn)往往是難以避免的。所以說(shuō)，再多過(guò)零檢測(cè)的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要充分的考慮到重復(fù)誤差的影響，盡量以減少重復(fù)誤差為主要設(shè)計(jì)原則，進(jìn)一步的提升波長(zhǎng)的穩(wěn)定性。另外，過(guò)零檢車的電路最好不要使用一些普通的二極管或是光電耦合器，因?yàn)檫@些設(shè)備往往會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。

5 結(jié)語(yǔ)

低壓電力電容器過(guò)零投切開(kāi)關(guān)自身具備很多的優(yōu)勢(shì)，而且它也同時(shí)包含了機(jī)械開(kāi)關(guān)和電子開(kāi)關(guān)的綜合優(yōu)勢(shì)，所以在實(shí)際的操作過(guò)程中，其檢測(cè)的結(jié)果往往能夠更加的準(zhǔn)確。同時(shí)也不需要消耗太多的能量，無(wú)涌流的影響。另外其還有成本低，損耗的能量少，控制的方式比較的靈活等特點(diǎn)，另外其電容器的使用壽命也得到了進(jìn)一步的提升。在投切電容器的過(guò)程中，共分補(bǔ)優(yōu)化組合的補(bǔ)償方法具有較強(qiáng)的靈活性，解決了很多難以解決的問(wèn)題。