高能滤波保护器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电网治理及供电设施保护技术领域，尤指一种高能滤波保护器。广泛应用于工矿、商业和机关团体的配电网中，如:铁路牵引供电系统，电力系统，电解电镀企业，水处理设备，石化企业，精密电子企业，机场/港口 /医疗机构的供电系统等。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，用电设备的类型及结构发生了巨大改变。如变频装置、电弧炉、电气化铁道及高铁等非线性和冲击性负荷大量增加，对电网质量造成不利影响。非线性负荷引起的无功和谐波污染问题给供电系统造成危害。电网中无功和谐波含量的增加，将导致电气设备的使用寿命缩短，网损增大，系统发生谐振的可能性增加，严重时会造成危险的过电压、过电流；同时，还可能引起继电保护和自动装置无动作、仪表指示和电度计量不准、干扰通讯等一系列问题。同时，随着以计算机为代表的敏感设备的普及应用，对于公共电网的供电质量要求越来越高。为了改善供电系统和用电设备的谐波污染，满足人们对电能质量的更高需求，与此有关的技术不断被开发出来，尤其是有源滤波装置发挥的作用越来越大。有源滤波利用可关断电力电子器件产生与负荷电流中的谐波分量大小相等、相位相反的电流来消除谐波，具有良好的滤波特性，并且不会与系统发生谐振。但是，有源滤波装置在以下方面需要克服:
其一，使用有源滤波装置的目的就是为了解决因为负荷波动对电网所造成的影响，所以它势必安装在负荷的前端，这就极易遭到来自电网的过电压或过电流的袭击而受损，致使无法使用。
[0003]其二，由于用电负载的变化，引起的电网浪涌对用电和有源滤波器都会造成损坏。
[0004]其三，有源滤波容量单套不超过100KVA，目前最高适用电网电压不超过690V。因此，使用受到局限。
【发明内容】
[0005]本发明需要解决的技术问题是克服现有有源滤波装置容易遭到来自电网的过电压或过电流的袭击而受损、致使无法使用的不足，提供一种高能滤波保护器。能减轻来自电网的过电压或过电流对有源滤波装置的损伤，提高有源滤波装置抵御过电压或过电流干扰甚至造成事故的能力。
[0006]为此，本发明高能滤波保护器采用下述技术方案:
高能滤波保护器，包括有源滤波装置，还包括多间隙电磁脉冲保护器；
所述多间隙电磁脉冲保护器包括多间隙气体放电管及同步变压器启动装置；
多间隙气体放电管包括两个端电极及位于两个端电极间的多个中间电极；
同步变压器启动装置包括相耦合的初级绕组及次级绕组，次级绕组由多个子绕组串接而成；子绕组的数量与多间隙气体放电管的中间电极的个数一致；
多间隙气体放电管与同步变压器启动装置并联，同步变压器启动装置的次级绕组的各子绕组的两端依序导电连接于对应的多间隙气体放电管的相邻中间电极上，其中，次级绕组的末尾的子绕组的末尾端与多间隙气体放电管的一个端电极导电连接；
有源滤波装置与多间隙电磁脉冲保护器并联。
[0007]对上述技术方案进行进一步阐述:
同步变压器启动装置为脉冲变压器。
[0008]有源滤波装置包括信号模块、控制模块、驱动模块及电源模块，信号模块通过设置于电网的电流互感器实时检查负载电流波形，并将模拟电流信号转换为数字信号；控制模块包括高速数字信号处理器，用于提取负载电流中的谐波成分；驱动模块以脉宽调制信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，将生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消；电源模块向信号模块、控制模块及驱动模块提供电源。
[0009]本发明的有益效果在于:
其一，本发明将有源滤波与过电压保护两大装置集成在一起，同时具有有源滤波和过电压保护两大功能。浪涌过电压(电磁脉冲过电压)来临时，多间隙电磁脉冲保护器动作，进行保护；电网的谐波来临时，有源滤波装置进行保护。既能起到消除谐波的作用，又能防止设备遭受电磁脉冲过电压的损坏。
[0010]有源滤波装置通过外部电流互感器，实时检查负载电流波形，并将模拟电流信号转换为数字信号；并通过高速数字信号处理器DSP计算，提取负载电流中的谐波成分，然后输出PWM信号给内部IGBT，使得逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，相位相反的谐波电流注入到电网中，使得流入电网的电流为纯净的正弦波电流。
[0011]多间隙电磁脉冲保护器，其多间隙气体放电管并联同步变压器启动装置，由同步变压器启动装置的初级绕组感应浪涌过电压(电磁脉冲过电压)，同步变压器启动装置的子绕组上产生感应电压，该感应电压施加于多间隙气体放电管的中间电极，并使多间隙气体放电管的启动电压降低，促使多间隙气体放电管放电，形成放电管对地短路，泄放浪涌过电压(电磁脉冲过电压)。
[0012]其二，使用便利，只要将本发明的高能滤波器并联安装于要保护的设备的线路上即可。
[0013]其三，性能稳定，工作可靠，使用寿命长。
[0014]其四，用途广，能广泛应用于工矿、商业和机关团体的配电网中，如:铁路牵引供电系统，电力系统，电解电镀企业，水处理设备，石化企业，精密电子企业，机场/港口 /医疗机构的供电系统等。
【附图说明】
[0015]图1为本发明模块示意图；
图2为多间隙电磁脉冲保护器示意图；
图3为本发明具体使用示意图。
[0016]图中:
1、高能滤波保护器；
2、有源滤波装置；21、信号模块；CT、电流互感器；22、控制模块；23、驱动模块；24、电源丰吴块；
3、多间隙电磁脉冲保护器；31、多间隙气体放电管；A、端电极；A’、端电极；K1、第一中间电极；Κη、第η中间电极；32、同步变压器启动装置；Μ1、初级绕组；Μ2、次级绕组；L1、第一子绕组；Ln、第η子绕组；
K、开关。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图介绍本发明的【具体实施方式】。
[0018]如图1及图2所示，高能滤波保护器1，包括有源滤波装置2，还包括多间隙电磁脉冲保护器3 ;所述多间隙电磁脉冲保护器3包括多间隙气体放电管31及同步变压器启动装置32 ;多间隙气体放电管31包括两个端电极A和Α’，以及位于两个端电极A和Α’间的多个中间电极Kl至Kn (η > I);同步变压器启动装置32包括相耦合的初级绕组Ml及次级绕组M2，次级绕组M2由多个子绕组LI至Ln (η > I)串接而成；子绕组的数量与多间隙气体放电管的中间电极的个数一致；多间隙气体放电管31与同步变压器启动装置32并联，同步变压器启动装32的次级绕组M2的各子绕组的两端依序导电连接于对应的多间隙气体放电管的相邻中间电极上，即子绕组LI的两端导电连接中间电极Kl和Κ2，子绕组Ln的两端导电连接中间电极K (η -1)和Κη，其中，次级绕组的末尾的子绕组的末尾端与多间隙气体放电管的一个端电极(本实施例图2中为端电极Α’)导电连接；有源滤波装置2与多间隙电磁脉冲保护器3并联。
[0019]同步变压器启动装置32为脉冲变压器。
[0020]有源滤波装置2包括信号模块21、控制模块22、驱动模块23及电源模块24，信号模块21通过设置于电网的电流互感器CT实时检查负载电流波形，并将模拟电流信号转换为数字信号；控制模块22包括高速数字信号处理器DSP，用于提取负载电流中的谐波成分；驱动模块23以脉宽调制PWM信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，将生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消；电源模块24向信号模块21、控制模块22及驱动模块23提供电源。
[0021]图1及图3中还示意了本发明具体应用于电网及负载的例子。应用很便利，只要将本发明的高能滤波器I并联安装于要保护的设备的线路上即可。
[0022]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制。本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.高能滤波保护器，其特征在于:包括有源滤波装置，还包括多间隙电磁脉冲保护器； 所述多间隙电磁脉冲保护器包括多间隙气体放电管及同步变压器启动装置； 多间隙气体放电管包括两个端电极及位于两个端电极间的多个中间电极； 同步变压器启动装置包括相耦合的初级绕组及次级绕组，次级绕组由多个子绕组串接而成；子绕组的数量与多间隙气体放电管的中间电极的个数一致； 多间隙气体放电管与同步变压器启动装置并联，同步变压器启动装置的次级绕组的各子绕组的两端依序导电连接于对应的多间隙气体放电管的相邻中间电极上，其中，次级绕组的末尾的子绕组的末尾端与多间隙气体放电管的一个端电极导电连接； 有源滤波装置与多间隙电磁脉冲保护器并联。
2.根据权利要求1所述的高能滤波保护器，其特征在于:同步变压器启动装置为脉冲变压器。
3.根据权利要求1所述的高能滤波保护器，其特征在于:有源滤波装置包括信号模块、控制模块、驱动模块及电源模块，信号模块通过设置于电网的电流互感器实时检查负载电流波形，并将模拟电流信号转换为数字信号；控制模块包括高速数字信号处理器，用于提取负载电流中的谐波成分；驱动模块以脉宽调制信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，将生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消；电源模块向信号模块、控制模块及驱动模块提供电源。
【专利摘要】高能滤波保护器，涉及电网治理及供电设施保护。包括有源滤波装置，还包括多间隙电磁脉冲保护器；所述多间隙电磁脉冲保护器包括多间隙气体放电管及同步变压器启动装置；多间隙气体放电管包括两个端电极及位于两个端电极间的多个中间电极;同步变压器启动装置包括相耦合的初级绕组及次级绕组，次级绕组由多个子绕组串接而成；子绕组的数量与多间隙气体放电管的中间电极的个数一致；多间隙气体放电管与同步变压器启动装置并联，有源滤波装置与多间隙电磁脉冲保护器并联。同时具有有源滤波和过电压保护两大功能。既能起到消除谐波的作用，又能防止设备遭受电磁脉冲过电压的损坏；能广泛应用于工矿、商业和机关团体的配电网中。
【IPC分类】H02H9-04, H02J3-01
【公开号】CN104578071
【申请号】CN201410821701
【发明人】房翔, 张远鹏
【申请人】东莞市华炜雷电防护设备有限公司, 广州华炜科技股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月26日