同步投切技術(shù)

所謂同步投切技術(shù)就是使機(jī)械開關(guān)的接點(diǎn)在恰當(dāng)?shù)南辔粫r(shí)刻閉合或者斷開的技術(shù)。

一些電網(wǎng)中使用的設(shè)備，在接入電網(wǎng)時(shí)會產(chǎn)生涌流。涌流產(chǎn)生的時(shí)間、幅度、持續(xù)時(shí)間等性質(zhì)與負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)，與線路阻抗有關(guān)。

電容性負(fù)荷產(chǎn)生的涌流在開關(guān)接點(diǎn)閉合的瞬間即產(chǎn)生，電容性涌流產(chǎn)生的原因在于電容的電壓不能突變，涌流幅度與接點(diǎn)閉合時(shí)電容器與電網(wǎng)間的電位差成正比，最大值可能達(dá)到電容器額定電流的幾十倍甚至上百倍。線路阻抗越大，涌流幅度越小而持續(xù)時(shí)間越長，反之，線路阻抗越小，涌流幅度越大而持續(xù)時(shí)間越短。電容性負(fù)荷產(chǎn)生的涌流持續(xù)時(shí)間通常不會超過1/4電源周期。如果在電壓過零的時(shí)刻投入電容器，就可以避免電容性涌流的產(chǎn)生。

變壓器負(fù)荷的涌流又稱為勵(lì)磁涌流，是由于鐵芯的磁飽和產(chǎn)生的，勵(lì)磁涌流通常在接通電源1/4周期后開始產(chǎn)生，幅度最大值可能超過變壓器額定電流的幾倍甚至幾十倍，持續(xù)時(shí)間較長，從數(shù)十個(gè)電源周期直至數(shù)十秒不等。勵(lì)磁涌流的幅度與變壓器的二次負(fù)荷無關(guān)，但持續(xù)時(shí)間與二次負(fù)荷有關(guān)，二次負(fù)荷越大則涌流持續(xù)的時(shí)間越短，二次負(fù)荷越小則涌流持續(xù)的時(shí)間越長，因此空載的變壓器涌流持續(xù)的時(shí)間最長。變壓器的容量越大，涌流的幅度越大，持續(xù)的時(shí)間越長。當(dāng)在電壓過零時(shí)刻投入變壓器時(shí)，會產(chǎn)生最嚴(yán)重的磁飽和現(xiàn)象，因此勵(lì)磁涌流最大。當(dāng)在電壓為峰值時(shí)刻投入變壓器時(shí)，不會產(chǎn)生磁飽和現(xiàn)象，因此不會出現(xiàn)勵(lì)磁涌流。

由于涌流的幅度很大，涌流與線路電感的共同作用會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓出現(xiàn)擾動，甚至?xí)霈F(xiàn)嚴(yán)重的過電壓。使用同步投入技術(shù)，使電網(wǎng)設(shè)備在恰當(dāng)?shù)南辔稽c(diǎn)接入電網(wǎng)，可以有效地降低涌流和過電壓，最大限度地降低對電網(wǎng)的干擾。

機(jī)械開關(guān)在切除過程中會有電弧產(chǎn)生，因此機(jī)械開關(guān)的滅弧能力是衡量機(jī)械開關(guān)性能的重要指標(biāo)。在切除感性負(fù)荷的時(shí)候，熄滅電弧越發(fā)不容易。一旦電弧產(chǎn)生，開關(guān)接點(diǎn)間就會出現(xiàn)電離的氣體分子，電離氣體的存在使絕緣性能變差，因此熄滅電弧就很困難。如果在切除的過程中使用同步切除技術(shù)，在電流為零的瞬間斷開開關(guān)接點(diǎn)，就可以避免電弧的燃燒。即便是感性負(fù)荷，由于電感在電流為零的瞬間電感能量也為零，因此電感維持電流不會突變的能力起不了作用，仍然不會產(chǎn)生電弧。由于開關(guān)接點(diǎn)在切斷電流的過程中沒有電弧，顯然可以明顯提高開關(guān)接點(diǎn)的電氣壽命。

對于三相開關(guān)，三相接點(diǎn)必須能夠分別動作，三相接點(diǎn)同時(shí)動作的開關(guān)不能夠?qū)崿F(xiàn)同步投切的功能?？梢詫?shí)現(xiàn)同步投切的機(jī)械開關(guān)部分可以是電控的真空開關(guān)或者磁保持繼電器等等。同步投切技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜，通常使用純硬件電路不能實(shí)現(xiàn)如此復(fù)雜的控制操作，必須要使用單片機(jī)來進(jìn)行控制。

由于不同負(fù)荷涌流產(chǎn)生的機(jī)理不同，要實(shí)現(xiàn)有效的同步投切，對于不同的負(fù)荷性質(zhì)，需要使用不同的控制策略。

當(dāng)用于控制電容器的投切時(shí)，由于電容器投入時(shí)的涌流取決于電容器與電網(wǎng)之間的電位差，因此，就要使開關(guān)接點(diǎn)在電壓為零的時(shí)刻閉合，從而實(shí)現(xiàn)電容器的無涌流投入，在電流為零的時(shí)刻斷開，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)接點(diǎn)的無電弧（或小電弧）分?jǐn)唷?

當(dāng)用于控制變壓器的投切時(shí)，就要使開關(guān)接點(diǎn)在電壓為峰值的時(shí)刻閉合，這樣變壓器就不會出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)變壓器的無涌流投入，在電流為零的時(shí)刻斷開，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)接點(diǎn)的無電?。ɑ蛐‰娀。┓?jǐn)唷?

當(dāng)用于控制既有變壓器又有電容器負(fù)荷（例如長電纜連接的變壓器）的投切時(shí)，由于電容性負(fù)荷與變壓器負(fù)荷同時(shí)存在，要完全消除涌流就不可能了。如果選擇電壓為零時(shí)投入，則電容器無涌流而變壓器涌流最大。如果選擇電壓為峰值時(shí)刻投入，則電容器涌流最大而變壓器無涌流。所以只能盡量兼顧一下，使開關(guān)接點(diǎn)在電壓為零與電壓為峰值之間的某一時(shí)刻閉合，使電容器涌流與變壓器涌流的幅度相等，以期盡量減少對電網(wǎng)的影響。

異步電動機(jī)相當(dāng)于變壓器與負(fù)荷的組合，也會產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，但是由于異步電動機(jī)的起動電流通常會達(dá)到7倍額定電流，因此使用同步投切技術(shù)來控制電動機(jī)沒有顯著的效果。

實(shí)現(xiàn)同步投切控制的原理很簡單，控制機(jī)構(gòu)首先對電源的周期及相位進(jìn)行檢測，由于機(jī)械開關(guān)接點(diǎn)的動作較慢，通常由發(fā)出電信號到接點(diǎn)動作到位需要幾十毫秒的延時(shí)時(shí)間，因此控制機(jī)構(gòu)必須能夠確定接點(diǎn)的動作延時(shí)時(shí)間，以便提前發(fā)出動作信號，從而保證接點(diǎn)在需要的時(shí)刻動作到位。

通常的開關(guān)在接通與斷開的過程中延時(shí)時(shí)間是不同的，因此控制機(jī)構(gòu)在接通與切除的過程中要使用不同的提前量。機(jī)械開關(guān)的動作延時(shí)時(shí)間受環(huán)境以及電源等諸多因素影響。不僅如此，在環(huán)境因素沒有變化的情況下，機(jī)械開關(guān)的動作延時(shí)時(shí)間也具有離散性，這種離散性不僅表現(xiàn)為不同的開關(guān)動作時(shí)間不同，而且表現(xiàn)為同一開關(guān)每次的動作時(shí)間都不同。克服機(jī)械開關(guān)動作時(shí)間的離散性，適應(yīng)環(huán)境條件變化對動作時(shí)間的影響，這才是同步投切技術(shù)的關(guān)鍵所在。

由于不同的機(jī)械開關(guān)具有不同的動作時(shí)間，所以要想實(shí)現(xiàn)可靠的同步投切，控制機(jī)構(gòu)與機(jī)械開關(guān)必須配套使用，否則可能會產(chǎn)生更為嚴(yán)重的涌流。例如一臺控制機(jī)構(gòu)的預(yù)置操作提前時(shí)間為70毫秒，而機(jī)械開關(guān)的實(shí)際動作時(shí)間為65毫秒，則每次閉合操作都會處于涌流最大的狀態(tài)，還不如沒有同步投切控制的普通開關(guān)，因?yàn)槠胀ㄩ_關(guān)的每一次投切操作的時(shí)間是隨機(jī)的，并不會每一次操作都處于涌流最大的狀態(tài)。

如果機(jī)械開關(guān)的接點(diǎn)運(yùn)動速度過慢，那么在閉合動作過程中會產(chǎn)生電弧預(yù)燃現(xiàn)象，在斷開動作過程中會產(chǎn)生電弧重燃現(xiàn)象。所謂電弧預(yù)燃現(xiàn)象就是在接點(diǎn)閉合過程中，由于接點(diǎn)距離不斷減小以至于絕緣強(qiáng)度不足產(chǎn)生電弧擊穿的現(xiàn)象。所謂電弧重燃現(xiàn)象就是在接點(diǎn)斷開過程中，接點(diǎn)距離還沒有增加到足夠的絕緣強(qiáng)度而產(chǎn)生電弧重新燃燒的現(xiàn)象。如果某種機(jī)械開關(guān)在投切的過程中會出現(xiàn)電弧的預(yù)燃或重燃現(xiàn)象，那么這種機(jī)械開關(guān)就無法實(shí)現(xiàn)同步操作控制。也就是說：并不是所有的機(jī)械開關(guān)都能夠?qū)崿F(xiàn)同步操作控制。

本詞條由全國電網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會 審核 。

由一個(gè)或多個(gè)濾波支路組成，用于吸收諧波電流和補(bǔ)償無功功率的成套裝置。

——引自DL/T 379-2010《低壓晶閘管投切濾波裝置技術(shù)規(guī)范》

中文名

濾波裝置

外文名

filter

所屬學(xué)科

電力系統(tǒng)