專利名稱：電容器快速放電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電容器快速放電裝置，用于電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償和諧 波治理用大容量電容器退出運(yùn)行時(shí)的快速放電，是一種保證電容器安全和人 身安全的的重要裝置。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)輸電線路和絕大多數(shù)用電設(shè)備的電都是感性的，這些設(shè)備在運(yùn) 行中要消耗大量的無(wú)功功率，也就會(huì)增加供電系統(tǒng)的線路損耗，降低供電質(zhì) 量，所以電力系統(tǒng)通常采用大容量電力電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，以降低感性無(wú) 功消耗，從而保證供電質(zhì)量和降低線路損耗。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，大功率可控硅的廣泛應(yīng)用，大量非線性負(fù)荷增加，特別 是電子技術(shù)、節(jié)能技術(shù)和控制技術(shù)的進(jìn)步，在化工、冶金、鋼鐵、煤礦和交 通等部門(mén)大量使用各種整流設(shè)備、交直流換流設(shè)備和電子電壓調(diào)整設(shè)備，電 熔煉設(shè)備、電化學(xué)設(shè)備、礦井起重設(shè)備、露天采掘設(shè)備、電氣機(jī)車(chē)等與日俱 增，同時(shí)種類繁多的照明器具、娛樂(lè)設(shè)施和家用電器等普及使用，使得電力 系統(tǒng)的波形嚴(yán)重畸變，形成諧波。諧波治理就是指在諧波源處安裝濾波器，就近吸收諧波源產(chǎn)生的諧波電 流，現(xiàn)在廣泛采用的濾波器為無(wú)源濾波器，吸收高次諧波，而所有濾波支路 對(duì)基波呈現(xiàn)容性，正好滿足無(wú)功補(bǔ)償要求，不必另外安裝、并聯(lián)電容器補(bǔ)償 裝置，這種方法經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便，國(guó)內(nèi)外廣泛采用。由此，在電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理領(lǐng)域中使用了大量的大容量電 容器，而當(dāng)電容器退出運(yùn)行時(shí)往往在電容器中存儲(chǔ)了大量電荷，如果不將電 容器中的電荷盡快放掉會(huì)造成很多不良的后果1、 對(duì)接觸電容器的運(yùn)行、維護(hù)人員人身安全造成危害；2、 當(dāng)電容器再次投入使用時(shí)會(huì)造成操作過(guò)電壓，危害電容器和用電設(shè)備 的安全；3、當(dāng)電容器再次投入使用時(shí)會(huì)造成操作涌流，導(dǎo)致投切設(shè)備損壞和系統(tǒng) 電壓的陡變；因此，在國(guó)際上，要求電容器內(nèi)部必須裝設(shè)放電電阻，在電容器退出運(yùn) 行后5分鐘內(nèi)，電容器端電壓必須降低到50伏以下；同時(shí)由于電阻是發(fā)熱器 件，所以電阻值小則放電快，但發(fā)熱量大，會(huì)降低電容器的使用壽命；電阻 值大則放電慢，又不安全。此外，單個(gè)電容器的容量是有限的，在實(shí)際無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)中 往往都是由數(shù)個(gè)電容器與投切設(shè)備(如接觸器)先串聯(lián)，然后再并聯(lián)構(gòu)成， 所以如果每個(gè)電容器在外部設(shè)計(jì)專門(mén)的放電電路，其成本、復(fù)雜性、運(yùn)行和 維護(hù)難度都會(huì)大大提高，所以現(xiàn)在實(shí)際的無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)中往往都 不設(shè)置專門(mén)放電電路，電容器退出運(yùn)行時(shí)的放電都是通過(guò)電容器內(nèi)置電阻放 電來(lái)完成的。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，損耗小，自動(dòng)檢測(cè)、判斷電容 器工作狀態(tài)，在電容器斷電后能快速將泄放電容器上剩余電荷的電容器快速 放電裝置。本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn) 一種電容器快速放電裝置，其特征在于，它包括-一檢測(cè)、區(qū)分電容器是處于工作狀態(tài)還是處于退出狀態(tài)的工作狀態(tài)檢測(cè) 回路，一根據(jù)工作狀態(tài)檢測(cè)回路的檢測(cè)結(jié)果，控制放電電源回路放電、充電的 放電電源控制回路，一為主放電回路提供放電電源的放電電源回路， 一根據(jù)設(shè)定電壓控制主放電回路放電的主放電控制回路，及 一用于泄放電容器上電荷的主放電回路；所述工作狀態(tài)檢測(cè)回路的輸入端連接所述的電容器兩端，其輸出端與所 述放電電源控制回路的輸入端連接，放電電源控制回路的輸出端接入所述放 電電源回路的輸入端，放電電源回路的輸出端接入所述主放電控制回路，主 放電控制回路的輸出端接入所述主放電回路。 本實(shí)用新型的電容器快速放電裝置，電容器在工作狀態(tài)時(shí)，放電電源控制回路將放電電源回路放電，保持電壓管T3的觸發(fā)端VC0N處于低電平，主 放電回路不放電；電容器在退出狀態(tài)時(shí)，放電電源控制回路將放電電源回路 充電，電壓管T3的觸發(fā)端VCON處于高電平，主放電回路對(duì)電容器進(jìn)行放電，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。


以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。 圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示， 一種電容器快速放電裝置，它包括工作狀態(tài)檢測(cè)回路l，放電電源控制回路2，放電電源回路3，主放電控制回路4及主放電回路5;工作狀態(tài)檢測(cè)回路i的輸入端連接電容器c兩端，其輸出端與放電電源控制回路2的輸入端連接，放電電源控制回路2的輸出端接入放電電源回路3的 輸入端，放電電源回路3的輸出端接入主放電控制回路4，主放電控制回路4 的輸出端接入主放電回路5。工作狀態(tài)檢測(cè)回路l由連接端P1、 P2、保險(xiǎn)絲FU、壓敏電阻RZ、 二極 管D1 D4、電阻R1、 R2和可變電阻RP1構(gòu)成；連接端P1、 P2的一端分別連 接在電容器兩端，連接端Pl的另一端連接保險(xiǎn)絲FU; 二極管Dl與D3互相 連接，二極管D2與D4互相連接，二極管D1與D2的正極互相連接，然后連 接電阻R1; 二極管D3、 D4的負(fù)極互相連接，然后連接R2;壓敏電阻RZ并聯(lián) 在保險(xiǎn)絲FU和連接端P2的另一端，然后兩端分別接入二極管Dl、 D3和D2、 D4之間；可變電阻RP1連接在電阻R1、 R2的另一端；電容器C只可能處于 工作狀態(tài)和退出狀態(tài)(即要求放電狀態(tài))，該回路的功能是檢測(cè)、區(qū)分電容器 C是處于工作狀態(tài)還是處于退出狀態(tài)。放電電源控制回路2由電阻R3、 R4、 R5、三極管T2、 二極管D5、穩(wěn)壓 二極管ZN1、電容C1、發(fā)光二極管L1和電壓管T1構(gòu)成；電阻R3的一端連接 工作狀態(tài)檢測(cè)回路1的電阻R1，另一端連接二極管D5的負(fù)極，D5的正極分 別連接電阻R4、穩(wěn)壓二極管ZN1和電容Cl，電阻R4的另一端分別連接三極 管T2的基極和電壓管Tl的3腳，電壓管Tl的1腳接入工作狀態(tài)檢測(cè)回路1 的可變電阻RP1和電阻R2之間；三極管T2的發(fā)射極通過(guò)電阻R5連接發(fā)光二 極管L1的正極；穩(wěn)壓二極管ZN1、電容C1的另一端、電壓管T1的2腳和發(fā) 光二極管Ll的負(fù)極互相連接，分別接入工作狀態(tài)檢測(cè)回路1中電阻R2的另 一端和放電電源回路3中，三極管T2的集電極也接入放電電源回路3中；當(dāng) 電容器C是處于工作狀態(tài)，每個(gè)周期內(nèi)(即每10毫秒)將放電電源回路3 中的電容C2放電一次，保持VCON點(diǎn)的電壓為低電平，主放電回路5不放電； 當(dāng)電容器C是處于退出狀態(tài)(即要求放電狀態(tài))，這時(shí)放電電源回路3中的 電容C2充電，保持VCON點(diǎn)的電壓為高電平，主放電回路5放電。放電電源回路3由電阻R6、 二極管D6、穩(wěn)壓二極管ZN2和電容C2構(gòu)成； 電阻R6的一端與放電電源控制回路2中的電阻R3連接，R6的另一端連接二 極管D6的正極，D6的負(fù)極分別連接放電電源控制回路2中三極管T2的集電 極、穩(wěn)壓二極管ZN2和電容C2，并接入主放電控制回路4中；穩(wěn)壓二極管ZN2 和電容的另一端互相連接，分別接入放電電源控制回路2中的發(fā)光二極管Ll 的負(fù)極和主放電控制回路4中；該回路3為主放電回路5的電源，正常工作 時(shí)，始終從VC0N點(diǎn)的電壓通過(guò)電阻R6、 二極管D6向電容C2充電，設(shè)計(jì)中 使R6*C2》RS*C2, VCON點(diǎn)的電位始終處于低電位狀態(tài)；當(dāng)電容器C是處于退 出狀態(tài)(即要求放電狀態(tài))時(shí)，設(shè)計(jì)中使R11*C2; R6*C2，R10*C2》R6*C2， 這樣才能保證電容器C上的電先放完，電容C2后放完。主放電控制回路4由電阻R8、 R9、 RIO、 Rll、可變電阻RP2、三極管T4 和電壓管T3構(gòu)成；電阻R8、 RIO、 Rll互相連接，接入放電電源回路3中二 極管D6的負(fù)極，電阻R8的另一端通過(guò)可變電阻RP2連接電阻R9，電阻R10 的另一端分別連接三極管T4的基極和電壓管T3的3腳，電阻Rll的另一端 連接三極管T4的集電極并接入主放電回路5中，電壓管T3的1腳接入電阻 R9和可變電阻RP2之間；電阻R9的另一端、電壓管T3的2腳和三極管T4 的發(fā)射極互相連接后，分別與放電電源回路3中的電容C2的另一端和主放電 回路5中；當(dāng)電容器C是處于工作狀態(tài)時(shí)，VCON點(diǎn)的電位始終處于低電位狀 態(tài)，可變電阻RP2和電壓管T3的連結(jié)點(diǎn)V4點(diǎn)的電位低于電壓管T3的閾值， T3截止，主放電電路5不放電。主放電回路5由電阻R7、發(fā)光二極管L2和可控硅D7構(gòu)成；電阻R7的 一端連接放電電源回路3中的電阻R6，另一端連接發(fā)光二極管L2的正極， L2的負(fù)極連接可控硅D7的負(fù)極，D7的負(fù)極連接主放電控制回路4中三極管 T4的發(fā)射極，D7的控制端連接主放電控制回路4中三極管T4的集電極。電容器C只可能處于工作狀態(tài)和退出狀態(tài)(即要求放電狀態(tài))。電容器C 在工作狀態(tài)時(shí)，電容器C上為50HZ的正弦波、接于電容器C兩端的連接端 Pl、 P2上有50HZ正弦電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)二極管D1、 D2、 D3、 D4全橋整流后， 則電阻Rl和R3的連接端VOUT點(diǎn)為100HZ的脈動(dòng)正弦波，這時(shí)通過(guò)電阻R6、 二極管D6向電容C2充電，但VOUT點(diǎn)為100HZ的脈動(dòng)正弦波，即每10毫秒， VOUT點(diǎn)電壓要降到0V —次，當(dāng)電壓管Tl和可變電阻RP1的連接點(diǎn)VI電壓 低到小于電壓管Tl的閾值時(shí)，Tl截止，電阻R4與三極管T2的基極的連接 端V3點(diǎn)為高電平，三極管T2導(dǎo)通，電容C2上的電荷通過(guò)電阻R5、發(fā)光二 極管Ll放電。當(dāng)V0UT電壓大于電壓管Tl的閾值時(shí)，電壓管Tl導(dǎo)通，V3 點(diǎn)為低電平，三極管T2截止，V0UT點(diǎn)電壓通過(guò)電阻R6、 二極管D6向電容 C2充電。使R6*C2〉>R5*C2，電阻R8與電容Cl連接端VC0N點(diǎn)的電位始終處 于低電位狀態(tài)。即保證在下次三極管T2導(dǎo)通，電容C2通過(guò)電阻R5放電前， 電壓管T3與可變電阻RP2的連接端V4點(diǎn)電壓小于電壓管T3的閾值，T3截 止、三極管T4導(dǎo)通、電阻Rll與三極管T4的集電極的連接端V6點(diǎn)為低電平， 可控硅D7截止，所以電容器C在工作狀態(tài)時(shí)主放電回路5是不導(dǎo)通的。電容器C在退出狀態(tài)時(shí)，電容器C上為直流，這時(shí)電容器C兩端的連接 端P1、 P2為直流電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)D1、 D2、 D3、 D4全橋整流后，則V0UT點(diǎn)為 直流電壓波，直流電壓大小介于OV到最大正弦波電壓之間，V0UT點(diǎn)電壓一 般不為0V，只有電容器C上電荷放完才降到0V。將電壓管Tl的電壓閾值(VI點(diǎn)電壓)整定為電容器C的可重復(fù)投入的安全電壓，當(dāng)電容器c在退出狀態(tài)時(shí)只要vi電壓大于電壓管n的電壓閾值，則電壓管T1導(dǎo)通，V3點(diǎn)為低電平，電壓管T2截止。VOUT點(diǎn)電壓通過(guò)電阻 R6、 二極管D6向電容C2充電。VCON電平不斷升高，V4點(diǎn)電壓大于電壓管 T3的電壓閾值時(shí)，電壓管T3導(dǎo)通、V5點(diǎn)為低電平，三極管T4截止、V6點(diǎn) 為高電平，可控硅D7導(dǎo)通，主放電回路5放電，直到將VOUT電壓降到0V。 以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征及其優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè) 的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)
明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍 的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求 保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及 其等效物界定。
權(quán)利要求1、 一種電容器快速放電裝置，其特征在于，它包括一檢測(cè)、區(qū)分電容器是處于工作狀態(tài)還是處于退出狀態(tài)的工作狀態(tài)檢測(cè) 回路，一根據(jù)工作狀態(tài)檢測(cè)回路的檢測(cè)結(jié)果，控制放電電源回路放電、充電的 放電電源控制回路，一為主放電回路提供放電電源的放電電源回路， 一根據(jù)設(shè)定電壓控制主放電回路放電的主放電控制回路，及 一用于泄放電容器上電荷的主放電回路；所述工作狀態(tài)檢測(cè)回路的輸入端連接所述的電容器兩端，其輸出端與所 述放電電源控制回路的輸入端連接，放電電源控制回路的輸出端接入所述放 電電源回路的輸入端，放電電源回路的輸出端接入所述主放電控制回路，主 放電控制回路的輸出端接入所述主放電回路。
2、 如權(quán)利要求l所述的電容器快速放電裝置，其特征在于，所述工作狀 態(tài)檢測(cè)回路由連接端P1、 P2、保險(xiǎn)絲FU、壓敏電阻RZ、 二極管D1 D4、電 阻Rl、 R2和可變電阻RP1構(gòu)成；連接端Pl、 P2的一端分別連接在電容器兩 端，連接端Pl的另一端連接保險(xiǎn)絲FU; 二極管Dl與D3互相連接，二極管 D2與D4互相連接，二極管Dl與D2的正極互相連接，然后連接電阻R1; 二 極管D3、 D4的負(fù)極互相連接，然后連接R2;壓敏電阻RZ并聯(lián)在保險(xiǎn)絲FU和 連接端P2的另一端，然后兩端分別接入二極管D1、 D3和D2、 D4之間；可變 電阻RP1連接在電阻R1、 R2的另一端。
3、 如衩利要求1所述的電容器快速放電裝置，其特征在于，所述放電電源控制回路由電阻R3、 R4、 R5、三極管T2、 二極管D5、穩(wěn)壓二極管ZN1、電 容Cl、發(fā)光二極管Ll和電壓管Tl構(gòu)成；電阻R3的一端連接工作狀態(tài)檢測(cè)回 路的電阻R1，另一端連接二極管D5的負(fù)極，D5的正極分別連接電阻R4、穩(wěn) 壓二極管ZN1和電容Cl，電阻R4的另一端分別連接三極管T2的基極和電壓 管Tl的3腳，電壓管Tl的1腳接入工作狀態(tài)檢測(cè)回路的可變電阻RP1和電 阻R2之間；三極管T2的發(fā)射極通過(guò)電阻R5連接發(fā)光二極管Ll的正極；穩(wěn) 壓二極管ZN1、電容Cl的另一端、電壓管Tl的2腳和發(fā)光二極管Ll的負(fù)極 互相連接,分別接入工作狀態(tài)檢測(cè)回路中電阻R2的另一端和放電電源回路中， 三極管T2的集電極也接入放電電源回路中。
4、 如權(quán)利要求l所述的電容器快速放電裝置，其特征在于，所述放電電 源回路由電阻R6、 二極管D6、穩(wěn)壓二極管ZN2和電容C2構(gòu)成；電阻R6的一 端與放電電源控制回路中的電阻R3連接，R6的另一端連接二極管D6的正極， D6的負(fù)極分別連接放電電源控制回路中三極管T2的集電極、穩(wěn)壓二極管ZN2 和電容C2，并接入主放電控制回路中；穩(wěn)壓二極管ZN2和電容的另一端互相 連接，分別接入放電電源控制回路中的發(fā)光二極管L1的負(fù)極和主放電控制回 路中。
5、 如權(quán)利要求l所述的電容器快速放電裝置，其特征在于，所述主放電 控制回路由電阻R8、 R9、 RIO、 Rll、可變電阻RP2、三極管T4和電壓管T3 構(gòu)成；電阻R8、 RIO、 Rll互相連接，接入放電電源回路中二極管D6的負(fù)極， 電阻R8的另一端通過(guò)可變電阻RP2連接電阻R9,電阻R10的另一端分別連接 三極管T4的基極和電壓管T3的3腳，電阻Rll的另一端連接三極管T4的集 電極并接入主放電回路中，電壓管T3的1腳接入電阻R9和可變電阻RP2之間；電阻R9的另一端、電壓管T3的2腳和三極管T4的發(fā)射極互相連接后， 分別與放電電源回路中的電容C2的另一端和主放電回路中。
6、如權(quán)利要求l所述的電容器快速放電裝置，其特征在于，所述主放電 回路由電阻R7、發(fā)光二極管L2和可控硅D7構(gòu)成；電阻R7的一端連接放電電 源回路中的電阻R6，另一端連接發(fā)光二極管L2的正極，L2的負(fù)極連接可控 硅D7的負(fù)極，D7的負(fù)極連接主放電控制回路中三極管T4的發(fā)射極，D7的控 制端連接主放電控制回路中三極管T4的集電極。
專利摘要一種電容器快速放電裝置，它包括工作狀態(tài)檢測(cè)回路、放電電源控制回路、放電電源回路，主放電控制回路及主放電回路；所述工作狀態(tài)檢測(cè)回路的輸入端連接所述的電容器兩端，其輸出端與所述放電電源控制回路的輸入端連接，放電電源控制回路的輸出端接入所述放電電源回路的輸入端，放電電源回路的輸出端接入所述主放電控制回路，主放電控制回路的輸出端接入所述主放電回路；電容器在工作狀態(tài)時(shí)，放電電源控制回路將放電電源回路放電，保持電壓管T3的觸發(fā)端VCON處于低電平，主放電回路不放電；電容器在退出狀態(tài)時(shí)，放電電源控制回路將放電電源回路充電，電壓管T3的觸發(fā)端VCON處于高電平，主放電回路對(duì)電容器進(jìn)行放電，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201038776SQ200720068118
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者琨 胡 申請(qǐng)人:琨 胡