本發明專利技術提供了一種用于向電網系統投入和切除電力設備的開關裝置，包括：多個串聯的晶閘管閥，在電力設備的投入和切除過程中導通；控制保護設備，用于控制每個晶閘管閥，以使得多個串聯的晶閘管閥導通從而向電網系統投入電力設備，或者使得多個串聯的晶閘管閥斷開從而從電網系統切除電力設備；以及機械開關，與多個串聯的晶閘管閥并聯，其中在電力設備投入電網系統的情況下，機械開關閉合以承載流過電力設備的電流，以及在電力設備從電網系統切除前，斷開機械開關。利用該開關裝置，正常通流由機械開關載流，而晶閘管閥組僅在投入和切除的操作過程中工作。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力系統的無功補償領域，特別涉及一種用于向電網系統投切電力設備的開關裝置，還涉及用于向電網系統投切電力設備的方法。
技術介紹
當前，隨著經濟的發展，電力用戶對電能質量的要求越來越高。電壓偏差是影響電能質量的一個重要方面。目前覆蓋廣、數量大的配電網系統存在供電半徑大，結構不合理等現狀，造成電壓偏差問題比較突出。在現有技術中，常常采用無功補償的方式解決電壓偏差問題，以提高電能質量。最常見的是將電容器組、電抗器組等電力設備投入電網系統進行無功補償?，F有技術中的一種方式是采用機械開關，在采用機械開關向電網系統投入電容器組(或電抗器組等電力設備)時，在投入瞬間由于系統電壓瞬時值與電容器電壓值不同而產生較大的沖擊電流，該沖擊電流除對電容器組的安全運行帶來極大隱患外，還將激發較大幅值的震蕩過渡過程，振蕩頻率為電容器組與串聯電抗的諧振頻率。該震蕩向系統注入諧波電流，降低了電能質量。而在切除電容器組時，會出現機械開關的斷口電弧重燃問題， 它將產生嚴重的操作過電壓，對電容器、開關及周邊其他用電設備造成威脅。此外，利用機械開關投切電容器組還有不能隨負荷的波動而頻繁動作的缺點，造成部分時段電壓偏差超標。作為改進，采用晶閘管或晶閘管閥組對電容器組進行投切則可以有效解決電容器組投切過程中的擾動和沖擊，實現無擾動投入和電流過零自然分斷。但采用晶閘管進行電容器組的投切控制也存在一定的問題。首先，在投入電容器組后晶閘管一直處于通流狀態， 需要承受來自電網和補償設備本身故障所造成的各種電流和電壓沖擊，降低了裝置的可靠性和壽命。其次，晶間管保持在通流狀態時，將產生很大的損耗。而且晶間管除通態損耗外， 在每周波換相過程中還存在開關損耗，這將造成極大的浪費。而且，由于電力電子元件的高損耗，必須采用復雜的冷卻系統，常用的如水冷或風冷方式，體積大結構復雜。
技術實現思路
根據本專利技術的一個實施方案，該開關裝置可用于向電網系統(例如，民用配電網和工業用戶)以并聯的方式投切電容器組或濾波器組等電力設備。根據本專利技術的一個實施方案，開關裝置可解決35kV及以下中壓無功設備的投入和切除問題。根據本專利技術的一個方面，提供了一種用于向電網系統投入和切除電力設備的開關裝置，包括多個串聯的晶閘管閥，在所述電力設備的投入和切除過程中導通；控制保護設備，用于控制每個所述晶閘管閥，以使得所述多個串聯的晶閘管閥導通從而向所述電網系統投入所述電力設備，或者使得所述多個串聯的晶閘管閥斷開從而從所述電網系統切除所述電力設備；以及機械開關，與所述多個串聯的晶閘管閥并聯，其中，在所述電力設備投入所述電網系統的情況下，所述機械開關閉合以承載流過所述電力設備的電流，以及在所述電力設備從所述電網系統切除前，斷開所述機械開關。根據本專利技術的另一方面，提供了一種向電網系統投入電力設備的方法，所述電力設備通過開關裝置與所述電網系統連接，所述開關裝置包括多個串聯的晶閘管閥、以及與所述多個串聯的晶閘管閥并聯的機械開關，所述方法包括向所述晶閘管閥中的晶閘管發送觸發信號，以使所述電力設備在所述晶閘管上的電壓過零時投入所述電網系統；將所述機械開關閉合以承載流過所述電力設備的電流。根據本專利技術的另一方面，提供了一種從電網系統切除電力設備的方法，其中，所述電力設備通過開關裝置連接至所述電網系統，所述開關裝置包括多個串聯的晶閘管閥以及與所述多個串聯的晶閘管閥并聯的、處于閉合狀態的機械開關，所述方法包括向所述多個串聯的晶閘管閥中的晶閘管發送觸發信號，以使所述多個串聯的晶閘管閥導通；斷開所述機械開關；以及斷開所述多個串聯的晶閘管閥，從而在所述晶閘管閥的電流過零時從所述電網系統斷開所述電力設備。根據本專利技術的再一個方面，提供了一種開關裝置，利用該開關裝置，投入和切除電力設備時晶閘管閥組導通，正常通流時由機械開關載流，由控制保護設備在投入和切除過程中控制半導體整流器件和機械開關。由于正常通流由機械開關載流，晶閘管閥組僅在投入和切除的操作過程中工作，工作時間很短，所以該開關裝置可無需散熱器。根據本專利技術的再一個方面，可解決純機械開關投切電力設備時燃弧產生電壓、電流沖擊以及難以實現頻繁合分操作的問題。根據本專利技術的再一個方面，還可解決現有晶閘管投切電力設備時存在的需要復雜的冷卻系統、運行可靠性低和帶來附加損耗等問題。另外，根據本專利技術的再一個方面，在電網系統的改造中，可以完全利用原有的無功設備進行升級改造，滿足智能電網對無功設備的要求。附圖說明圖1示出了根據本專利技術一個實施方案的開關裝置的原理圖；圖2示出了向電網系統投入電力設備的流程圖；圖加至圖加示出了利用如圖1所示的開關裝置向電網系統投入電力設備的過程，圖中加粗部分表示通流；圖3示出了從電網系統切除電力設備的流程圖；圖3a至圖!Be示出了利用如圖1所示的開關裝置從電網系統切除電力設備的過程，圖中加粗部分表示通流；圖4示出了晶閘管與整流二極管的反并聯對；圖fe和圖恥示意性地示出了觸發設備的兩種觸發方式；以及圖6a和圖6b示出了避雷器的兩種接線方式。具體實施例方式下面參照附圖對本專利技術的實施方案進行詳細說明。圖1示出了根據本專利技術一個實施方案的開關裝置的原理圖。如圖1所示，開關裝置100用于向電網系統投入和切除電力設備(圖中未示出)，開關裝置100包括多個串聯的晶閘管閥10、用于控制多個晶閘管閥10的控制保護設備20以及與串聯后的多個晶閘管閥 10并聯的機械開關30。為了簡略起見，圖1以及之后的附圖中僅示出了兩個晶閘管閥作為示例。每個晶閘管閥10均包括第一晶閘管Tl和第二晶閘管T2。第一晶閘管Tl和第二晶閘管T2以正反并聯的方式連接在一起形成晶閘管對。形成的晶閘管對并聯有動態均壓設備12以保證操作中對晶閘管對的電壓分配。如圖1所示，動態均壓設備12可例如由電阻Rl與電容器Cl串聯形成。對于本領域技術人員來說，可根據實際情況選擇適當的電阻和電容器作為動態均壓設備12中的電阻Rl和電容器C 1。晶閘管對還并聯有觸發設備11。觸發設備11可例如由圖如和恥所示出的電路構成并在控制保護設備20的控制下觸發晶閘管Tl和T2導通，這將在下面進行詳細描述?？刂票Ｗo設備20用于向觸發設備11和機械開關30發送控制指令，以控制觸發設備11和機械開關30的導通和斷開?？刂票Ｗo設備20接收外部電網狀態信號，根據預定的控制策略，來判斷是否需要向觸發設備11和機械開關30發送控制指令?？刂票Ｗo設備20 在判斷需要向電網系統投入電力設備后，向觸發設備11發送觸發指令，以導通各晶閘管閥 10，在各串聯的晶閘管閥10全導通后，控制保護設備20向機械開關30發送指令，以使機械開關30閉合?？刂票Ｗo設備20在判斷需要從電網系統中切除電力設備后，向觸發設備11 發送觸發指令，以導通各晶閘管閥10，在各串聯的晶閘管閥10全導通后，控制保護設備20 向機械開關30發送指令，以使機械開關30斷開，在機械開關30斷開后，控制保護設備20 再向觸發設備11發送指令，以使各晶閘管閥10從電網中斷開，從而完成電力設備的切除。機械開關30與多個串聯的晶閘管閥10形成的晶閘管閥組并聯。機械開關30的閉合與斷開也由控制保護設備20控制。在操作中，當各觸發設備11收到控制保護設備20的觸發指令后，向各晶閘管閥10 中的晶閘管Tl和T本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種用于向電網系統投入和切除電力設備的開關裝置，包括：多個串聯的晶閘管閥，在所述電力設備的投入和切除過程中導通；控制保護設備，用于控制每個所述晶閘管閥，以使得所述多個串聯的晶閘管閥導通從而向所述電網系統投入所述電力設備，或者使得所述多個串聯的晶閘管閥斷開從而從所述電網系統切除所述電力設備；以及機械開關，與所述多個串聯的晶閘管閥并聯，其中，在所述電力設備投入所述電網系統的情況下，所述機械開關閉合以承載流過所述電力設備的電流，以及在所述電力設備從所述電網系統切除前，斷開所述機械開關。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳衛，胡志琳，
申請(專利權)人：北京博電新能電力科技有限公司，
類型：發明
國別省市：11
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