专利名称：高压无源电力滤波保护补偿系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力节能环保技术领域，更具体地说，涉及高压无源电力滤波保 护补偿系统。
背景技术：
目前，高压设备的使用范围基本上覆盖了我国各主要行业，如电力、市政供水、冶 金、石油、化工、采矿、煤炭、造纸、建材等等。各种非线性用电设备是产生谐波的主要原因， 由于非线性设备产生的谐波电流通过系统网络注入到系统电源中，畸变电流经系统阻抗使 母线电压发生畸变，使电能质量受到污染。如化工行业的高频炉、电解设备、钢铁行业的炼 钢炉、大型轧机、硅整流设备、它们向电网取用基波电流的同时产生出数次谐波电流注入系 统。这些负载的谐波没有随不同负载变化的特征，从而使注入网络的谐波电流出现忽大忽 小，时隐时现的现象。高压端的谐波一方面来自负载设备产生的大量谐波，另一方面是外部伴随电网系 统而来的其他谐波。谐波的危害十分严重，使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气 设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引 起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会 引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设 备和电子设备会产生严重干扰。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供高压无源电力滤波保护补偿系统，以实现对高压电力 中的谐波进行过滤的功能，提高电能利用率。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种高压无源电力滤波保护补偿系统，包括残压保护电路、电压滤波电路、抑制 控制电路、放电回路电路、浪涌保护电路，其中，所述残压保护电路包括相互串联的三极放电管、第一滤波电抗电阻和残压放电电阻，其中，所述三极放电 管输入端与高压电源相连，所述残压放电电阻两端并联有两个残压控制器，第一残压控制 器正极与第二残压控制器的负极相连；所述抑制电路包括相互串联的第一硅压敏电阻和抑制二极管，其中，所述双向二极管输入端与所述 三极放电管相连； 所述电压滤波电路包括相互串联的第二滤波电抗电阻和第一电容，所述第二滤波电抗电阻输入端与所述 高压电源相连；所述放电回路电路包括[0014]相互串联的第二电容、第二硅压敏电阻和气体放电管，其中，所述第二电容输入端 与所述高压电源相连；所述浪涌保护电路包括相互并联的第三电容、二极放电管和压敏电阻，其中，所述第三电容输入端与所述 第二电容的输出端相连。优选地，在上述系统中，所述残压控制器为单向可控硅。优选地，在上述系统中，所述抑制二极管为双向二极管。采用上述技术方案，高压无源电力滤波保护补偿系统包括残压保护电路、电压滤 波电路、抑制控制电路、放电电路、浪涌保护电路。采用多级抑制组件，有效清除高压供电 线路普遍存在的浪涌、瞬变、高次谐波干扰，减少脉动电流，降低畸变功耗以及由于感性负 载电流损失和温度升高而造成的大量铜损、铁损，大幅降低线路损耗，降低集肤效应(Skin Effect)对用电效率的影响，同时可以有效地防止接触电阻的增大而带来的能量损耗，减少 了变压器及电机内部产生磁滞效应和涡流现象，提高了变压器及电机的有效容量，减少了 设备发热，降低了损耗，提升了电能利用效率。同时，高压无源电力滤波保护补偿系统能够清除电网污染，避免由此而引起的供 电事故，有效地保护设备，减少大量的设备维修费用、设备折旧费以及生产效率降低造成的 损失。保护设备免受雷电、瞬变、高次谐波和浪涌的频繁冲击，降低设备运行温度，延长使用 寿命，有效提升能效，大幅降低设备运营成本。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例提供的高压无源电力滤波保护补偿系统原理图；图2为本实用新型实施例提供的高压无源电力滤波保护补偿系统安装示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型提供高压无源电力滤波保护补偿系统，以实现对高压电力中的谐波进 行过滤的功能。如图1所示，高压无源电力滤波保护补偿系统由残压保护电路、电压滤波电路、抑 制控制电路、放电回路电路、浪涌保护电路五个支路组成。其中，残压保护电路包括相互串联的三极放电管、第一滤波电抗电阻和残压放电电阻，其中，所述三极放电 管输入端与高压电源相连，所述残压放电电阻两端并联有两个残压控制器，第一残压控制器正极与第二残压控制器的负极相连。残压控制器是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导 通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。 单向可控硅为残压控制器的一种，具体由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具 有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制；与具有两个PN结的三 极管相比，差别在于对控制极电流没有放大作用。抑制电路包括相互串联的第一硅压敏电阻和抑制二极管，其中，双向二极管输入端与所述三极 放电管相连。硅压敏电阻是一种电阻值随着外加电压敏感变化的电阻器，主要用途是对异常 过电压的感知、抑制和浪涌能量的吸收，当过电压浪涌消失后，又迅速的恢复到高阻状态， 保证线路的正常工作。抑制二极管也称瞬态电压抑制二极管(TVS)，是一种具有双向稳压特性和双向 负阻特性的过压保护器件，类似于压敏电阻器。它应用于各种交流及直流电源电路中，用来 抑制瞬间过电压。当被保护电路瞬间出现浪涌脉冲电压时，双向击穿二极管能迅速齐纳击 穿，由高阻状态变为低阻状态，对浪涌电压进行分流和箝位，从而保护电路中各元件不被瞬 间浪涌脉冲电压损坏。在电路中用字母VD或V表示。抑制二极管具有箝位限压功能.它是工作在反向击穿区.由于它具有箝位电压低 和动作响应快的优点。特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。瞬态电压抑制 二极管(TVS)不会被击穿，它能够在电压极高时降低电阻，从而使电流分流或控制其流向， 从而保护电路元件在瞬间电压过高的情况下不被烧毁。电压滤波电路包括相互串联的第二滤波电抗电阻和第一电容，所述第二滤波电抗电阻输入端与所述 高压电源相连。放电回路包括相互串联的第二电容、第二硅压敏电阻和气体放电管，其中，所述第二电容输入端 与所述高压电源相连。浪涌保护电路包括相互并联的第三电容、二极放电管和压敏电阻，其中，所述第三电容输入端与所述 第二电容的输出端相连。压敏电阻压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阀值"UN"时， 流过它的电流极小，相当于一只关死的阀门，当电压超过UN时，流过它的电流激增，相当于 阀门打开。利用这一功能，可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。气体放电管采用陶瓷密闭封装，内部由两个或数个带间隙的金属电极，充以惰性 气体(氩气或氖气)构成。当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时，气 体放电管便开始放电，并由高阻变成低阻，使电极两端的电压不超过击穿电压。浪涌保护电路一般由二级或三级组成，利用各种浪涌抑制器件的特点，可以实现 可靠保护。气体放电管一般放在线路输入端，作为一级浪涌保护器件，承受大的浪涌电流。二级保护器件采用压敏电阻，在μ s级时间范围内更快地响应。对于高灵敏的电子电路， 可采用三级保护器件TVS，在ps级时间范围内对浪涌电压产生响应。当雷电等浪涌到来 时，TVS首先起动，会把瞬间过电压精确控制在一定的水平；如果浪涌电流大，则压敏电阻 起动，并泄放一定的浪涌电流；两端的电压会有所提高，直至推动前级气体放电管的放电， 把大电流泄放到地。如图2所示，在实际应用时，接入高压电源Li、L2、L3后，设备的五个电路分别发 挥各自的功能。浪涌保护电路针对电网中的浪涌进行泄放；放电电路负责释放瞬变；抑制 控制电路顾名思义起到抑制浪涌、瞬变、谐波的作用；电压滤波电路滤波电网中的谐波污 染；残压保护电路主要是保护电网免受雷击脉冲电压波形的冲击，经上述电路处理后输出 至PE。采用上述技术方案，高压无源电力滤波保护补偿系统包括残压保护电路、电压滤 波电路、抑制控制电路、放电电路、浪涌保护电路。采用多级抑制组件，有效清除高压供电 线路普遍存在的浪涌、瞬变、高次谐波干扰，减少脉动电流，降低畸变功耗以及由于感性负 载电流损失和温度升高而造成的大量铜损、铁损，大幅降低线路损耗，降低集肤效应(Skin Effect)对用电效率的影响，同时可以有效地防止接触电阻的增大而带来的能量损耗，减少 了变压器及电机内部产生磁滞效应和涡流现象，提高了变压器及电机的有效容量，减少了 设备发热，降低了损耗，提升了电能利用效率。同时，高压无源电力滤波保护补偿系统能够清除电网污染，避免由此而引起的供 电事故，有效地保护设备，减少大量的设备维修费用、设备折旧费以及生产效率降低造成的 损失。保护设备免受雷电、瞬变、高次谐波和浪涌的频繁冲击，降低设备运行温度，延长使用 寿命，有效提升能效，大幅降低设备运营成本。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新 型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定 义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因 此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理 和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求一种高压无源电力滤波保护补偿系统，其特征在于，包括残压保护电路、电压滤波电路、抑制控制电路、放电回路电路、浪涌保护电路，其中，所述残压保护电路包括相互串联的三极放电管、第一滤波电抗电阻和残压放电电阻，其中，所述三极放电管输入端与高压电源相连，所述残压放电电阻两端并联有两个残压控制器，第一残压控制器正极与第二残压控制器的负极相连；所述抑制控制电路包括相互串联的第一硅压敏电阻和抑制二极管，其中，所述双向二极管输入端与所述三极放电管相连；所述电压滤波电路包括相互串联的第二滤波电抗电阻和第一电容，所述第二滤波电抗电阻输入端与所述高压电源相连；所述放电回路电路包括相互串联的第二电容、第二硅压敏电阻和气体放电管，其中，所述第二电容输入端与所述高压电源相连；所述浪涌保护电路包括相互并联的第三电容、二极放电管和压敏电阻，其中，所述第三电容输入端与所述第二电容的输出端相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述残压控制器为单向可控硅。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述抑制二极管为双向二极管。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种高压无源电力滤波保护补偿系统，包括残压保护电路、电压滤波电路、抑制控制电路、放电电路、浪涌保护电路。采用多级抑制组件，有效清除高压供电线路普遍存在的浪涌、瞬变、高次谐波干扰，减少脉动电流，降低畸变功耗以及由于感性负载电流损失和温度升高而造成的大量铜损、铁损，大幅降低线路损耗，降低集肤效应(Skin Effect)对用电效率的影响，同时可以有效地防止接触电阻的增大而带来的能量损耗，减少了变压器及电机内部产生磁滞效应和涡流现象，提高了变压器及电机的有效容量，减少了设备发热，提升了电能利用效率。
文档编号H02J3/01GK201726126SQ20092029229
公开日2011年1月26日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者仲崇林, 王高峰, 高善毅 申请人:青岛鑫能能源科技有限公司