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                接觸器、復合開關、同步開關、可控硅開關,四大投切方式分別有什么特點?

                來源:瀚爾爵

                發布:2022-03-18    瀏覽:16次

                一、接觸器開關

                切換電容器接觸器都是用于通斷低壓并聯電容器的專用接觸器,廣泛用于自動補償的無功功率補償設備中,適用于交流頻率50HZ、額定工作電壓至380V的電力系統中,通斷電容器至90kVar以改善功率因數。 接觸器為積木式的,電阻電路部分在主電路部分的上方,電阻電路為三路。主觸頭設計合理,單獨負荷,工作可靠。串接電阻的提前接通觸頭為電阻切合電路,當接觸器的電磁線圈通電時,電阻切合電路提前接通,電流經過電阻向電容器充電,電阻抑制了電容器合閘涌流,隨后主觸頭閉合承載了電容電流。電阻電路在完成抑制電容器合閘涌流后即與主電路脫開自動復位,可減少電容器切斷時燒壞電阻的機會。

                圖片1

                二、復合開關

                仔細分析研究交流接觸器和可控硅開關的各自優缺點,我們發現如果把二者巧妙地結合起來,即發揮接觸器運行功耗小的優點,又可實現晶閘管開關過零投切的功能,便可以做出一個較為理想的投切元件,這就是復合開關。這種投切開關同時具備了交流接觸器和電力電子投切開關二者的優點,不但抑制了涌流、避免了拉弧,而且晶閘管功耗明顯降低,不再需要配備笨重的散熱器和冷卻風扇。把二者結合起來的關鍵是兩元件間的時序配合必須默契,可控硅開關負責控制電容器的投入和切除,交流接觸器負責保持電容器投入后的接通,當接觸器投入后可控硅開關就立即退出運行,這樣就避免了晶閘管元件的損耗發熱。其基本原理是:用小型三端封裝的可控硅作為電容器的投切單元,用大功率永磁式磁保持繼電器代替交流接觸器負責保持電容器投入后電路的導通,其過零檢測元件是一粒電壓過零型光耦雙向晶閘管。從原理上看,復合開關是一種理想的投切元件,但實際上并非如此,它還存在著一些缺陷:

                A、小型三端(TOP)封裝晶閘管由于結構性原因,其短時通流容量只能做得很低(低于60A ),反向耐壓一般也只能達到1600V 左右,這就限制了它的應用范圍。經仿真和計算得到在38OV 的系統電壓下,電容器理想開斷時的穩態過電壓就可能達到1600V ,當系統電壓高于380V (這是常有的情況)或非理想開斷時的暫態過電壓就可能遠大于晶閘管的反向耐壓(1600V) ,眾所周知晶閘管是一種對熱和電沖擊很敏感的半導體元件,一旦出現沖擊電流或電壓超過其容許值,就會立即造成損壞,而且這種損壞是永久性的。實際運行情況也已經表明復合開關的故障率相當高;

                B、由于采用了晶閘管等結構復雜的電子元器件,成本隨之上升,與交流接觸器低廉的價格難以相比;

                C、復合開關的過零是由電壓過零型光耦檢測控制的,從微觀上看它并不是真正意義上的過零投切,而是在觸發電壓低于16V~40V 時(相當于2~5度電角度)導通,仍有一定的涌流;

                D、復合開關技術既使用可控硅又使用繼電器,結構就變得相當復雜,而且由于晶閘管對dv/dt的敏感性也導致其比較容易損壞。

                圖片2

                三、同步開關(即選相開關)

                同步開關是近年來發展起來的一種新型專用無功補償電容器投切開關,是傳統的機械開關與現代微電子技術的完美結合產物。它吸收了交流接觸器控制結構簡單,復合開關零電壓投入、零電流切除等優點,成功地將投入、切除產生的瞬間涌流控制在額定運行電流的3倍以內,完美地解決了在電容器投切過程中出現的高電壓諧波和大涌流等問題。

                同步開關不再使用晶閘管元件,而是以單片機為核心,輔以高精度的采樣回路和合理的程序設計替換了復合開關中最易損壞的晶閘管元件,不僅避免了因晶閘管組件的存在所容易出現的故障,還將選相精度從原來復合開關的2-5電度角提高到1電度角,在一定意義上的做到了無涌流,實現了較為理想的過零投切;而且為了更進一步抑制電容器投切開關開斷時的暫態過電壓,同步開關還增設了有效的放電回路,將過電壓限定在安全區以內,使其能安全可靠的頻繁投切。

                同步開關應用了單片機技術,不僅能通過RS485通訊控制方式對多至64路電容器進行控制,還具備通訊功能,可將基層單位的電氣測量信息實時發送到上級電網,為發展智能化電網作好準備;同步開關還可以實現共補和分補,以適應用戶的不同需求;驅動功耗僅有1-3W,最大限度的做到了節約能源。不僅可以廣泛應用于低壓無功補償裝置,或作為在特殊場合下的開關元件使用,還特別適用于南方戶外夏天高溫潮濕(+60℃以上)、北方戶外低溫寒冷(-40℃以下)的惡劣環境下長期運行。

                因此,同步開關不僅大大提高了電容器投切開關的安全可靠性,還很節能環保、經濟耐用,是交流接觸器及復合開關理想的換代產品。

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                四、可控硅開關

                可控硅投切電容器,是利用了可控硅開關反應速度快的特點。采用過零觸發電路,檢測當施加到可控硅兩端電壓為零時,發出觸發信號,可控硅導通。此時電容器的電壓與電網電壓相等,因此不會產生合閘涌流,解決了接觸器合閘涌流的問題。晶閘管是專門為電力電容器動態快速補償設計的投切開關,具備接觸器和復合開關所不可取代的功能。其投切速度快,可以實現電壓過零接觸,電流過零斷開,不會產生合閘涌流,還可以有效補償沖擊性電流。因此,晶閘管開關也更加適合汽車工業、電爐工業、港機工業等負荷變化較大的場所,適用于電焊機、電梯、港口行吊、變頻爐等沖擊性負載。對于這些快速變化現場所使用的負載來說,他們運行期間的無功負荷是在不斷變化的。換句話來說,對于運行時感性負荷不穩定且變化較快的負載和場合,應首選HDA-TSC晶閘管投切。

                圖片4 

                此外,對于需要頻繁投切、每次運行時間都較短的設備也建議首選晶閘管開關。其可以實現快速過零投切,避免沖擊電流對設備的影響,保護電容器和相關設備安全穩定,而這些都是復合開關和接觸器所實現不了的。

                綜上所述:使用接觸器、復合開關、同步開關、晶閘管中的任何一款投切元器件,都要分析現場是不是負荷變化較大的場合,因為接觸器只能通過限流電阻來降低電流沖擊,降低損壞率,不能有效抵御合閘涌流,復合開關、同步開關、可控硅等也都是各有優勢,需要具體情況具體分析。


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