专利名称：一种低压无功补偿用电磁式同步开关模块的制作方法众所周知，电容器投入时会产生很大的涌流，涌流的大小与线路阻抗有关，与电容器投入时电容器与电源间的电压差有关。采用普通的投切电容开关会产生很大的涌流，会严重影响电容器的寿命，对电网产生冲击。正因为涌流的危害，为减少电容器投入时的涌流，现有的CJ19系列投切电容器专用接触器对此问题进行了技术革新的尝试，CJ19系列投切电容器专用接触器的基本原理是利用限流电阻首先接入电路使电容器预充电，从而减小电容器和电源间的电压差，然后主触点将电阻短路。这种技术可以将涌流降到5倍以下，然而切除电容器时在接触器的触点间产生的电弧无法避免，因而会容易对接触器的触点造成损坏。为解决上述切除电容器时，在接触器的触点间产生的拉弧现象，采用了晶闸管电压过零投入，电流过零切除技术。但晶闸管的导通损耗很大，不利节能环保，需要很大的散热装置，使补偿设备体积变大。为解决晶闸管的导通损耗问题，又采用了复合开关技术。复合开关即将晶闸管和继电器接点并联，由晶闸管实现电压过零投入，电流过零切除，继电器闭合来导通电流连续工作，晶闸管只在投入和切除的瞬间工作，由于继电器触点导通电阻很小，这样就很好的解决了导通损耗问题。但复合开关成本较高，且由于晶闸管对du/dt(du/dt是表示电压u对时间t的微分)比较敏感，容易损坏。
本实用新型有如下附图图1三角形连接的低压无功补偿用电磁式同步开关模块的结构示意图，图2星形连接的低压无功补偿用电磁式同步开关模块的结构示意图，图3三角形连接的低压无功补偿用电磁式同步开关模块控制电路结构图，图4星形连接的低压无功补偿用电磁式同步开关模块控制电路结构图，图5电磁式机械开关结构示意图。以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。如图1、2所示，本实用新型所述的低压无功补偿用电磁式同步开关模块，包括一防护外壳，所述防护外壳优选采用模块防护外壳，用于电气保护和将模块组装集成化，便于安装，防护外壳内设有 电磁式机械开关单元10，电磁式机械开关单元10通过线缆与外部电容器单元7连接，连接导电铜排UA、UB、UC,连接导电铜排UA、UB、UC与外部电容器单元7和/或电磁式机械开关单元10连接，S卩根据实际需要，不同具体实施例中，连接导电铜排UA、UB、UC 或者连接到电磁式机械开关单元10，或者分别连接到电磁式机械开关单元10和外部电容器单元7，详见下述，连接导电铜排UA、UB、UC穿过补偿检测电流互感器单元20，电磁式机械开关单元10、补偿检测电流互感器单元20分别与外部控制电路30连接，所述电磁式机械开关单元10包括三 四个电磁式机械开关，所述补偿检测电流互感器单元20包括两 三个补偿检测电流互感器。本实用新型的图1 4中，A即代表电磁式机械开关单元10，B即代表补偿检测电流互感器单元20，C即代表外部控制电路30。本实用新型在投入电力电容器时同步开关需在相线电压为零时刻闭合，在切除电力电容器时同步开关需在相线电流为零时断开。三角形连接的低压无功补偿用电磁式同步开关模块应用如图1、3所示，此种共补型同步开关模块包含四个电磁式机械开关、两个补偿检测电流互感器和导电铜排UA、UB、 UC，其具体结构如下外部电容器单元7中包括共补型电容器GBl和GB2，各共补型电容器均是由一组电容器CAP1、CAP2、CAP3通过三角形连接构成； 所述电磁式机械开关单元10包括四个电磁式机械开关Jl J4， 所述补偿检测电流互感器单元20包括两个补偿检测电流互感器；连接导电铜排UA穿过一个补偿检测电流互感器的线圈CTl后与电磁式机械开关 Jl和J3的Kl脚相连；连接导电铜排UC穿过另一个补偿检测电流互感器的线圈CT2后与电磁式机械开关J2和J4的Kl脚相连；电磁式机械开关Jl和J2的K2脚分别与共补型电容器GBl的Ca和Cc端子相连；电磁式机械开关J3和J4的K2脚分别与共补型电容器GB2的Ca和Cc端子相连；连接导电铜排UB直接与共补型电容器GBl和6B2的Cb端子相连；所述外部控制电路30包含一检测电路3和一驱动输出电路4，检测电路3通过线缆分别与补偿检测电流互感器的CTl和CT2信号接点Sl和S2 相连，驱动输出电路4通过线缆分别与电磁式机械开关Jl、J2、J3和J4的驱动信号接点 Ql和Q2相连。星形连接的低压无功补偿用电磁式同步开关模块应用如图2、4所示，此种分补型同步开关模块包含三个电磁式机械开关、三个补偿检测电流互感器和导电铜排UA、UB、UC, 还有一个外部连接导电铜排N，其具体结构如下外部电容器单元7中包括分补型电容器FB，分补型电容器FB是由一组电容器 CAP1、CAP2、CAP3通过星连接构成；所述电磁式机械开关单元10包括三个电磁式机械开关Jl J3，所述补偿检测电流互感器单元20包括三个补偿检测电流互感器；连接导电铜排UA穿过第一个补偿检测电流互感器的线圈CTl后与电磁式机械开关Jl的Kl脚相连，电磁式机械开关Jl的K2脚与分补型电容器FB的Ca端子相连；连接导电铜排UB穿过第二个补偿检测电流互感器的线圈CT2后与电磁式机械开关J2的Kl脚相连，电磁式机械开关J2的K2脚与分补型电容器FB的Cb端子相连；连接导电铜排UC穿过第三个补偿检测电流互感器的线圈CT3后与电磁式机械开关J3的Kl脚相连，电磁式机械开关J3的K2脚与分补型电容器FB的Cc端子相连；外部连接导电铜排N与分补型电容器FB的N端子相连；所述外部控制电路30包含一检测电路3和一驱动输出电路4，检测电路3通过线缆分别与补偿检测电流互感器的CT1、CT2和CT3的信号接点Sl 和S2相连，驱动输出电路4通过线缆分别与电磁式机械开关A的Jl、J2和J3的驱动信号接点Ql和Q2相连。在上述技术方案的基础上，所述补偿检测电流互感器的型号为ZCT80A_5mA。本实用新型集成了补偿电流检测电流互感器，用于测量补偿电流电流大小和零点。在上述技术方案的基础上，所述外部控制电路30包括中央处理器1、存储器2、检测电路3、驱动输出电路4、配电信号采集电路5和电源供电电路6 ；中央处理器1分别和存储器2、检测电路3、驱动输出电路4、电源供电电路6连接，[0084]检测电路3和配电信号采集电路5连接，中央处理器1采用型号为STC12C5A60S2的单片机，该类型单片机为宏晶公司的， 可工作在IT ( 一个机器周期)工作模式，程序空间60K，带两个UART (通用异步接收/发送装置)；存储器2为该单片机内部的Flash Memory (闪存，内存器件的一种)存储单元。外部控制电路测量计算并输出高于同步开关线圈额定工作电压高的脉冲驱动电压驱动同步开关快速动作。在上述技术方案的基础上，如图5所示，电磁式机械开关包含左右并排设置在支座57上的第一线圈51和第二线圈52，在第一线圈51和第二线圈52的中心均设有铁心60，第一线圈51和第二线圈52的驱动信号线58并联后引出，此即驱动信号接点Ql 和Q2,第一线圈51和第二线圈52正上方设有动板56，动板56的中部通过弹簧55与支座57中部的竖向支柱上端连接，动板56的一端设有动触点M，动触点M正下方设有静触点53，在动板56的下表面设有两个磁铁59，磁铁59分别与设置在第一线圈51和第二线圈52中心的铁心60上下正对。本实用新型具体工作过程如下1、当有开关动作命令后，中央处理器1采集检测电路3输出外部的电压幅值、相电压过零、补偿电流过零信号参数。2、经过中央处理器1比对电压幅值，通过查询存储在存储器内的动作时间系数表后取得动作时间系数，进入存储器2获取本次电磁式机械开关动作时间量。3、中央处理器1给驱动输出电路4发出动作信号，实现电容器的电压过零投切，程序将本次的电磁式机械开关动作时间存入存储器2作为下一次投切操作的依据。本实用新型中，中央处理器1可根据采集回的外部参数如电源电压和前次开关动作时间修正动作时间系数，因而能提高电磁式同步开关模块的自适应性，确保磁保持继电器的接点准确地在需要的时刻闭合或断开。即能实时监测外部电源电压，并根据外部电源电压变化相应改变同步开关操作的提前时间量，即当电源电压升高时减小提前时间量，电源电压下降时增加提前时间量。以投入A相电容为例，先检测A电压过零点，检测到电压零点后，延时一定时间 (延时时间为电压波形的半周期与同步开关的闭合动作时间的差值)，同步开关动作时间要求小于5ms，这样确保电容器在电压过零时投入，实现对电网无冲击电流接入电力电容器，切除A相电容时，先检测A电流过零点，检测到电流零点后，延时一定时间(延时时间为电压波形的半周期与同步开关的断开动作时间的差值)，同步开关动作时间要求小于5ms， 这样确保电容器在电流过零时切除，避免拉弧现象。本实用新型所述的低压无功补偿用电磁式同步开关模块作为控制电容器的同步开关，就是要在开关接点两端电压为零的时刻闭合，从而实现电容器的无涌流投入，在电流为零的时刻断开，从而实现开关接点的无电弧分断。投切时的使用安全，对电网冲击电流小，长寿命，低成本，安装简便。8[0101]本实用新型根据需要可连接成分补型电力电容器用或共补型电力电容器用电磁式同步开关模块。同步开关一端接相应相线，一端接电力电容器端子。同步开关的触点的闭合或断开，通过控制电路可精确的在时刻完成动作。一个工频50Hz的电源系统而言，为实现精确的控制，避免同步开关工作过程中出现预燃和重燃现象，我们要求同步开关动作时间必须在5ms以内。在投入电容器时需在相应相线电压为零时闭合同步开关，在切除电容器时需在相应相线补偿电容电流为零时断开同步开关。同步开关所使用的磁保持继电器一般动作时间在十几ms甚至更长。为了让同步开关在精确的时刻闭合，我们需要根据电源相位检测过零点后提前相应的时间量来输出控制信号，这样才能保证同步开关在我们希望的时刻完成动作。但这样的动作时间往往会产生电容器投入和切除的过程产生预燃和重燃现象。预燃就是在同步开关闭合过程中由于触点不断接近，而此时电压升高，绝缘强度不够产生电弧击穿现象。而重燃就是同步开关断开过程由于电压升高而触点间距离还没足够的绝缘强度产生电弧重新燃烧现象。预燃和重燃会对同步开关触点造成损坏，影响同步开关性能。解决预燃和重燃问题，需加快同步开关的动作时间，一个工频50Hz的电源系统， 电源周期为20ms，一个周期出现两次电压峰值和零点，零点和峰值间有5ms，因而同步开关的动作时间控制在5ms内就比较容易解决预燃和重燃问题。同步开关闭合动作时间如果 tl(tl < 5ms)，那么我们可以在电压峰值后5-tl时刻输出控制信号，那么同步开关闭合过程随着触点距离不断接近电源电压也不断减小，直到电压零点闭合，这样就不会出现预燃现象。同理，同步开关断开动作时间为t2(t2 < 5ms)，那么我们可以在电流峰值后5-t2时刻输出控制信号，那么同步开关断开过程触点距离不断增加，绝缘强度也在增加，当电压升到峰值时同步开关也完全断开，有足够的绝缘强度，避免重燃现象。为提高同步开关动作速度，我们采用了两组线圈，线圈正反并联，在同步开关闭合时，一个线圈驱动磁铁吸合，一个线圈驱动磁铁弹开，而同步开关断开时则刚好相反，这样的差动式结构就提高了动作速度。为加快动作速度，我们还将同步开关的驱动电压提高到 MV，并根据电源电压变化调整提前时间量。