一种三相负荷不平衡调整装置的主回路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种三相负荷不平衡调整装置的主回路，包括负荷接入支路和换相过渡支路。所述负荷接入支路由四个可控开关K11、K12、K13、K14和一个接入负荷组成，所述换相过渡支路由三个可控开关K21、K22、K23和三个快速开关S1、S2、S3组成。当三相负荷不平衡产生时，智能控制器控制该主回路可控开关和快速开关的投切，可以自动切换负荷接入电力系统的相线，使三相负荷趋于平衡，切换过程中，负荷的失电时间由快速开关的切换时间决定，可控制在10毫秒以内，不影响一般家用电器的正常使用,因此可以认为三相负荷不平衡调整过程中无断电，且在快速开关的相线切换过程中，对负荷的冲击电流为零。
【专利说明】
一种三相负荷不平衡调整装置的主回路
技术领域
[0001]本实用新型涉及三相负荷不平衡调整装置的电路结构，尤其涉及一种三相负荷不平衡调整装置的主回路。
【背景技术】
[0002]农网改造中，采取了诸如将配电变压器设置在负荷中心、缩短供电半径、选用较大截面积导线等措施，极大地改善了农村低压电网状况，构建了一个良好的电网“硬件”。
[0003]农网改造及“同网同价”实施后，大量的大功率家用电器进入寻常百姓家，造成单相负荷激增，三相负荷不平衡的问题越来越严重，导致电网运行状况变差。三相负荷不平衡，一相或两相畸重，必将增大线路的电压降，降低用户的电压质量，影响用户的生产、生活用电；三相电流不平衡度较大时，产生的零序电流非常大，有时甚至会烧断系统零线，使负荷中性点向负荷大的相移动，负荷大的相电压降低了，负荷小的相电压则会升高，若升高后的电压大大超过低压电器的额定电压，则会造成用户大量家用电器烧毁的事故;三相负荷不平衡，使变压器和低压电网损耗增大，会导致变压器和线路因发热严重而烧毁，一方面增大供电成本，另一方面停电检修会造成长时间停电，降低了供电可靠性，影响了供电企业的经济效益。
[0004]目前国内解决低压配网三相负荷不平衡这一问题，通常是采用人工切换单相负荷供电相的方式，但是这种方法存在着一定的局限性。一方面，由于负荷变化频繁，需要经常切换调整，增加了人力成本；另一方面，人工切换需要配置负荷监测设备，以确保负荷换相的正确性，且换相时需要先对负荷停电再进行操作，负荷的停电时间往往要超过30分钟，严重影响了用户的正常用电。
[0005]本实用新型针对上述情况，设计了一种三相负荷不平衡调整装置的主回路，当负荷不平衡产生时，智能控制器控制主回路可控开关和快速开关的投切，自动切换单相负荷接入电力系统的相线，可以使三相负荷趋于平衡。切换过程中，单相负荷的失电时间由快速开关的切换时间决定，可控制在10毫秒以内，不影响一般家用电器的正常使用，因此可以认为负荷切换过程无断电。
【发明内容】
[0006]本实用新型的发明目的是为三相负荷不平衡调整装置提供一种新型拓扑结构的主回路，当三相负荷不平衡产生时，智能控制器控制该主回路可控开关和快速开关的投切，可以自动切换负荷接入电力系统的相线，使三相负荷趋于平衡，切换过程中，负荷的失电时间由快速开关的切换时间决定，可控制在10毫秒以内，不影响一般家用电器的正常使用，因此可以认为三相负荷不平衡调整过程中无断电，且在快速开关的相线切换过程中，对负荷的冲击电流为零。
[0007]本实用新型具体通过如下技术手段实现其发明目的:一种三相负荷不平衡调整装置的主回路，包括负荷接入支路和换相过渡支路。所述负荷接入支路由四个可控开关K11、K12、K13、K14和一个接入负荷组成，所述接入负荷的第一端与三相四线制配网线路的零线N 连接，所述接入负荷的第二端分别通过所述四个可控开关1(11、1(12、1(13、1(14与三相四线制配网线路的相线A、B、C和COM端连接;所述换相过渡支路由三个可控开关K21、K22、K23和三个快速开关S1、S2、S3组成，所述三个快速开关S1、S2、S3的第一端分别均与COM端连接，第二端分别通过三个可控开关K21、K22、K23与三相四线制配网线路的相线A、B、C连接;所述COM 端是位于装置内部的不带电公共端;所述负荷接入支路可以是单一回路，也可以是由多个相同支路构成。
[0008]作为本实用新型的可选实施方式:所述可控开关元件均为磁保持继电器，磁保持继电器具有体积小，适合PCB安装;功耗低，负载能力强;安全可靠，使用寿命长等特点，可以降低负荷投切时的能量损耗，保证整个回路的使用寿命。
[0009]作为本实用新型的可选实施方式:所述快速开关元件为可控硅模块，所述可控硅模块由两个反向并联的可控硅组成，可控硅反应快，动作迅速，导通时的触发脉冲时间可精确控制到毫秒级，因此可以实现负荷切换时间控制在10毫秒以内。
[0010]作为本实用新型的可选实施方式:所述快速开关元件为IGBT，IGBT是全控型电压驱动半导体开关，其开通和关断均可控制，驱动功率小、饱和压降低，可以在更高的频率下工作，因此负荷切换过程的控制精度更高。
[0011]相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果:
[0012]1)当三相负荷不平衡产生时，智能控制器控制该主回路可控开关和快速开关的投切，可以自动切换负荷接入电力系统的相线，使三相负荷趋于平衡，从而减少因三相不平衡所带来的线路损耗和变压器损耗，达到节能降损的目的。
[0013]2)负荷切换过程的时间可控制在10毫秒以内，不影响一般家用电器的正常使用， 因此可以认为三相负荷不平衡调整过程中无断电。
[0014]3)在快速开关的相线切换过程中，对负荷的冲击电流为零。【附图说明】
[0015]图1为本实用新型较佳实施例的三相负荷不平衡调整装置的主回路电路原理图。 【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本实施例的三相负荷不平衡调整装置的主回路包括一个负荷接入支路10和一个换相过渡支路20,所述负荷接入支路10包括四个磁保持继电器K11、K12、K13、 K14，和一个接入负荷L1，所述换相过渡支路20包括三个磁保持继电器K21、K22、K23，和三组可控硅模块S1、S2、S3，所述三组可控硅模块S1、S2、S3分别均由两个反向并联的可控硅组成。[〇〇17]图1中，A、B、C为三相交流电线，N为零线，COM为装置内部不带电的公共端。在负荷接入支路10中，接入负荷L1的第一端与零线N连接，接入负荷L1的第二端分别与四个磁保持继电器K11、K12、K13、K14的第一端连接，磁保持继电器K11的第二端与相线A连接，磁保持继电器K12的第二端与相线B连接，磁保持继电器K13的第二端与相线C连接，磁保持继电器K14 的第二端与装置内部不带电的公共端COM连接。在换相过渡支路20中，可控硅模块S1、S2、S3 的第一端分别均与装置内部不带电的公共端COM连接，可控硅模块S1的第二端通过磁保持继电器K21与相线A连接，可控硅模块S2的第二端通过磁保持继电器K22与相线B连接，可控硅模块S3的第二端通过磁保持继电器K23与相线C连接。
[0018]本实施例的工作原理如下:若接入负荷LI原来接在相线A上，则磁保持继电器Kll闭合，其它磁保持继电器和可控硅模块均断开。当配电系统A相负荷较重，B相负荷较轻，需要将接入负荷LI从A相切换到B相时，则进行如下一系列的开关动作:首先，闭合负荷接入支路10的磁保持继电器K14和换相过渡支路20的磁保持继电器K21、K22，控制器发出可控硅模块SI的触发脉冲，使SI导通，此时，接入负荷LI由负荷接入支路10的A相线和换相过渡支路20的A相线同时供电。然后，断开负荷接入支路10的磁保持继电器Kll，使负荷LI仅由换相过渡支路20的A相线供电，接下来，控制器停止发出可控硅模块SI的触发脉冲，间隔I个交流周期后，在可控硅SI关断的同时，控制器发出可控硅S2的触发脉冲，使S2导通，此时负荷LI仅由换相过渡支路20的B相线供电；SI关断到S2导通的过渡时间为1/3个交流周期，约7ms时间，大大低于负荷的响应时间，因此可以认为这个过程中负荷没有断电。接下来，闭合负荷接入支路10的磁保持继电器K12，此时，负荷LI由负荷接入支路10的B相线和换相过渡支路20的B相线同时供电，延迟3个交流周期，待电路稳定后，控制器停止发出可控硅S2的触发脉冲，使S2关断，再延迟I个交流周期，断开换相过渡支路20的磁保持继电器K21和K22，以及负荷接入支路1的磁保持继电器Kl 4，此时接入负荷LI完成了从A相切换到B相的全过程。
[0019]若接入负荷LI原来接在相线B上，则磁保持继电器Kl2闭合，其它磁保持继电器和可控硅模块均断开。当配电系统B相负荷较重，C相负荷较轻，需要将接入负荷LI从B相切换至IJC相时，则进行如下一系列的开关动作:首先，闭合负荷接入支路10的磁保持继电器K14和换相过渡支路20的磁保持继电器K22、K23，控制器发出可控硅模块S2的触发脉冲，使S2导通，此时，接入负荷LI由负荷接入支路10的B相线和换相过渡支路20的B相线同时供电。然后，断开负荷接入支路10的磁保持继电器Κ12，使负荷LI仅由换相过渡支路20的B相线供电，接下来，控制器停止发出可控硅模块S2的触发脉冲，间隔I个交流周期后，在可控硅S2关断的同时，控制器发出可控硅S3的触发脉冲，使S3导通，此时负荷LI仅由换相过渡支路20的C相线供电；S2关断到S3导通的过渡时间为1/3个交流周期，约7ms时间，大大低于负荷的响应时间，因此可以认为这个过程中负荷没有断电。接下来，闭合负荷接入支路10的磁保持继电器K13，此时，负荷LI由负荷接入支路10的C相线和换相过渡支路20的C相线同时供电，延迟3个交流周期，待电路稳定后，控制器停止发出可控硅S3的触发脉冲，使S3关断，再延迟I个交流周期，断开换相过渡支路20的磁保持继电器K22和K23，此时接入负荷LI完成了从B相切换至IjC相的全过程。
[0020]若接入负荷LI原来接在相线A上，则磁保持继电器Kll闭合，其它磁保持继电器和可控硅模块均断开。当配电系统A相负荷较重，C相负荷较轻，需要将接入负荷LI从A相切换至IJC相时，则进行如下一系列的开关动作:首先，闭合负荷接入支路10的磁保持继电器K14和换相过渡支路20的磁保持继电器K21、K23，控制器发出可控硅模块SI的触发脉冲，使SI导通，此时，接入负荷LI由负荷接入支路10的A相线和换相过渡支路20的A相线同时供电。然后，断开负荷接入支路10的磁保持继电器Kll，使负荷LI仅由换相过渡支路20的A相线供电，接下来，控制器停止发出可控硅模块SI的触发脉冲，间隔I个交流周期后，在可控硅SI关断的同时，控制器发出可控硅S3的触发脉冲，使S3导通，此时负荷LI仅由换相过渡支路20的C相线供电；SI关断到S3导通的过渡时间为1/3个交流周期，约7ms时间，大大低于负荷的响应时间，因此可以认为这个过程中负荷没有断电。接下来，闭合负荷接入支路10的磁保持继电器K13,此时，负荷L1由负荷接入支路10的C相线和换相过渡支路20的C相线同时供电，延迟3 个交流周期，待电路稳定后，控制器停止发出可控硅S3的触发脉冲，使S3关断，再延迟1个交流周期，断开换相过渡支路20的磁保持继电器K21和K23，此时接入负荷L1完成了从A相切换至IJC相的全过程。[〇〇21]负荷其它相线的切换过程与上述工作原理类似。本实用新型公开的三相负荷不平衡调整装置的主回路，通过控制该主回路可控开关和快速开关的投切，可以自动切换负荷接入电力系统的相线，使三相负荷趋于平衡，从而减少因三相不平衡所带来的线路损耗和变压器损耗，达到节能降损的目的；负荷切换过程的时间可控制在10毫秒以内，不影响一般家用电器的正常使用，因此可以认为三相负荷不平衡调整过程中无断电；在快速开关的相线切换过程中，对负荷的冲击电流为零。
【主权项】
1.一种三相负荷不平衡调整装置的主回路，其特征在于:包括负荷接入支路和换相过 渡支路，所述负荷接入支路由四个可控开关灯1、1(12、1(13、1(14和一个接入负荷组成，所述 接入负荷的第一端与三相四线制配网线路的零线N连接，所述接入负荷的第二端分别通过 所述四个可控开关K11、K12、K13、K14与三相四线制配网线路的相线A、B、C和COM端连接;所 述换相过渡支路由三个可控开关K21、K22、K23和三个快速开关S1、S2、S3组成，所述三个快 速开关S1、S2、S3的第一端分别均与COM端连接，第二端分别通过三个可控开关K21、K22、K23 与三相四线制配网线路的相线A、B、C连接;所述COM端是位于装置内部的不带电公共端;所 述负荷接入支路是单一回路或由多个相同支路构成。2.根据权利要求1所述的三相负荷不平衡调整装置的主回路，其特征在于:一个快速开 关关断到另一个快速开关导通的过渡时间不超过1/2个交流周期。3.根据权利要求2所述的三相负荷不平衡调整装置的主回路，其特征在于:上述过渡时 间为1/3个交流周期。4.根据权利要求1所述的三相负荷不平衡调整装置的主回路，其特征在于:所述快速开 关为两个反向并联的可控硅模块。5.根据权利要求1所述的三相负荷不平衡调整装置的主回路，其特征在于:所述快速开 关为IGBT。
【文档编号】H02J3/26GK205583705SQ201620375581
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】吴国兵
【申请人】广州开能电气实业有限公司