同步投切技術

所謂同步投切技術就是使機械開關的接點在恰當?shù)南辔粫r刻閉合或者斷開的技術。

一些電網中使用的設備，在接入電網時會產生涌流。涌流產生的時間、幅度、持續(xù)時間等性質與負荷性質有關，與線路阻抗有關。

電容性負荷產生的涌流在開關接點閉合的瞬間即產生，電容性涌流產生的原因在于電容的電壓不能突變，涌流幅度與接點閉合時電容器與電網間的電位差成正比，最大值可能達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)時間越長，反之，線路阻抗越小，涌流幅度越大而持續(xù)時間越短。電容性負荷產生的涌流持續(xù)時間通常不會超過1/4電源周期。如果在電壓過零的時刻投入電容器，就可以避免電容性涌流的產生。

變壓器負荷的涌流又稱為勵磁涌流，是由于鐵芯的磁飽和產生的，勵磁涌流通常在接通電源1/4周期后開始產生，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)時間較長，從數(shù)十個電源周期直至數(shù)十秒不等。勵磁涌流的幅度與變壓器的二次負荷無關，但持續(xù)時間與二次負荷有關，二次負荷越大則涌流持續(xù)的時間越短，二次負荷越小則涌流持續(xù)的時間越長，因此空載的變壓器涌流持續(xù)的時間最長。變壓器的容量越大，涌流的幅度越大，持續(xù)的時間越長。當在電壓過零時刻投入變壓器時，會產生最嚴重的磁飽和現(xiàn)象，因此勵磁涌流最大。當在電壓為峰值時刻投入變壓器時，不會產生磁飽和現(xiàn)象，因此不會出現(xiàn)勵磁涌流。

由于涌流的幅度很大，涌流與線路電感的共同作用會導致電網電壓出現(xiàn)擾動，甚至會出現(xiàn)嚴重的過電壓。使用同步投入技術，使電網設備在恰當?shù)南辔稽c接入電網，可以有效地降低涌流和過電壓，最大限度地降低對電網的干擾。

機械開關在切除過程中會有電弧產生，因此機械開關的滅弧能力是衡量機械開關性能的重要指標。在切除感性負荷的時候，熄滅電弧越發(fā)不容易。一旦電弧產生，開關接點間就會出現(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，在電流為零的瞬間斷開開關接點，就可以避免電弧的燃燒。即便是感性負荷，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，仍然不會產生電弧。由于開關接點在切斷電流的過程中沒有電弧，顯然可以明顯提高開關接點的電氣壽命。

對于三相開關，三相接點必須能夠分別動作，三相接點同時動作的開關不能夠實現(xiàn)同步投切的功能。可以實現(xiàn)同步投切的機械開關部分可以是電控的真空開關或者磁保持繼電器等等。同步投切技術相當復雜，通常使用純硬件電路不能實現(xiàn)如此復雜的控制操作，必須要使用單片機來進行控制。

由于不同負荷涌流產生的機理不同，要實現(xiàn)有效的同步投切，對于不同的負荷性質，需要使用不同的控制策略。

當用于控制電容器的投切時，由于電容器投入時的涌流取決于電容器與電網之間的電位差，因此，就要使開關接點在電壓為零的時刻閉合，從而實現(xiàn)電容器的無涌流投入，在電流為零的時刻斷開，從而實現(xiàn)開關接點的無電?。ɑ蛐‰娀。┓謹?。

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

當用于控制既有變壓器又有電容器負荷（例如長電纜連接的變壓器）的投切時，由于電容性負荷與變壓器負荷同時存在，要完全消除涌流就不可能了。如果選擇電壓為零時投入，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，使開關接點在電壓為零與電壓為峰值之間的某一時刻閉合，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的影響。

異步電動機相當于變壓器與負荷的組合，也會產生勵磁涌流，但是由于異步電動機的起動電流通常會達到7倍額定電流，因此使用同步投切技術來控制電動機沒有顯著的效果。

實現(xiàn)同步投切控制的原理很簡單，控制機構首先對電源的周期及相位進行檢測，由于機械開關接點的動作較慢，通常由發(fā)出電信號到接點動作到位需要幾十毫秒的延時時間，因此控制機構必須能夠確定接點的動作延時時間，以便提前發(fā)出動作信號，從而保證接點在需要的時刻動作到位。

通常的開關在接通與斷開的過程中延時時間是不同的，因此控制機構在接通與切除的過程中要使用不同的提前量。機械開關的動作延時時間受環(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，機械開關的動作延時時間也具有離散性，這種離散性不僅表現(xiàn)為不同的開關動作時間不同，而且表現(xiàn)為同一開關每次的動作時間都不同。克服機械開關動作時間的離散性，適應環(huán)境條件變化對動作時間的影響，這才是同步投切技術的關鍵所在。

由于不同的機械開關具有不同的動作時間，所以要想實現(xiàn)可靠的同步投切，控制機構與機械開關必須配套使用，否則可能會產生更為嚴重的涌流。例如一臺控制機構的預置操作提前時間為70毫秒，而機械開關的實際動作時間為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，因為普通開關的每一次投切操作的時間是隨機的，并不會每一次操作都處于涌流最大的狀態(tài)。

如果機械開關的接點運動速度過慢，那么在閉合動作過程中會產生電弧預燃現(xiàn)象，在斷開動作過程中會產生電弧重燃現(xiàn)象。所謂電弧預燃現(xiàn)象就是在接點閉合過程中，由于接點距離不斷減小以至于絕緣強度不足產生電弧擊穿的現(xiàn)象。所謂電弧重燃現(xiàn)象就是在接點斷開過程中，接點距離還沒有增加到足夠的絕緣強度而產生電弧重新燃燒的現(xiàn)象。如果某種機械開關在投切的過程中會出現(xiàn)電弧的預燃或重燃現(xiàn)象，那么這種機械開關就無法實現(xiàn)同步操作控制。也就是說：并不是所有的機械開關都能夠實現(xiàn)同步操作控制。

本詞條由全國電網運行與控制標準化技術委員會 審核 。

由一個或多個濾波支路組成，用于吸收諧波電流和補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規(guī)范》

中文名

濾波裝置

外文名

filter

所屬學科

電力系統(tǒng)