专利名称：非三相对称供电的非工频量治理方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及非三相对称供电的非工频量的治理方法及设备。
技术背景非三相对称供电系统，包括电气化铁路供电系统、电力机车采用四台转向架独立供电方 式、整流设备供电系统等特殊供电方式。非三相对称供电的非工频量(非工作的频率量)是由系统操作、系统故障、非线性负荷 所产生的。系统操作如合切线路、变压器、电机、母线、机车换相、晶闸管导通截止等，都会产生 非工频量，并产生过电压危害系统绝缘。如采用避雷器、断路器触头间并联电阻等防止操作 过电压过高直接击穿系统绝缘，均是被动式保护，系统操作产生非工频量引起的操作过电压 依然冲击系统绝缘。电力机车、整流设备负荷等均为非线性负荷，产生的非工频量对系统的危害主要表现为 谐波。交流谐波的危害性很大，主要有1、 对邻近弱电系统和并联运行的晶闸管装置产生干扰。2、 使电机的容许负荷降低；3、 使变压器的噪声增高、功率损失增大；4、 使接入交流系统的电容器过载；5、 引起电器的附加发热；6、 使感应电动机转速发生周期性变动，并使其功率损失(铁损、铜损)增加；7、 使互感器的精确度降级；8、 影响电子计算机的工作；9、 危害电缆寿命加速电缆老化。 目前对于电网谐波的治理包括1、 设置动态无功补偿装置，以提高供电系统承受电网谐波的能力；2、 设置无源滤波装置，以便滤除电网谐波；3、 采用有源滤波装置消除电网谐波。上述各类方法对于消除电网谐波都有一定的效果，但是所用设备造价昂贵，动辄几百万 甚至几千万， 一般用户难以承受。同时，这些设备不能防止系统操作、系统故障、机车换相、 晶闸管导通截止产生的过电压危害系统绝缘。 发明内容本发明是为避免上述现有技术所存在的问题，提供一种方法可靠、设备简单、易于制造、 运行维护简单方便、成本低的非三相对称供电的非工频量治理方法及设备。 本发明解决技术问题所采用的技术方案是本发明非三相对称供电的非工频量治理方法的特点是设置变压器或变流器，变压器或 变流器的一次侧各相绕组分别接入供电系统中对应的各相线；针对变压器或变流器的二次侧 所有各相绕组的电压或电流设置求和电路，使求和电路中的工频量之和为零，从而分离出求 和电路中的非工频量，通过设置在变压器或变流器二次侧求和电路中的阻抗消耗非工频量的 能量，或在变压器或变流器二次侧求和电路中接入非工频量的反相信号，以所述反相信号经 变压器或变流器一次侧反馈至系统中抵消系统非工频量。本发明非三相对称供电的非工频量治理设备的结构特点是设置变压器，变压器的一次侧 各相绕组分别接入供电系统中对应的各相线；变压器的二次侧所有各相绕组相互串联形成用 于分离非工频量的二次侧电压求和电路，使求和电路中的工频电压之和为零，在二次侧求和 电路中串联设置阻抗，形成消耗非工频量能量的变压器二次侧回路；或在所述二次侧求和电 路中串联设置非工频量反相电路，形成非工频量信号反馈电路。本发明非三相对称供电的非工频量治理设备的结构特点是设置变流器，变流器的一次侧 接入供电系统中，变流器的二次侧所有各相绕组共同并联或共同串联设置形成用于分离非工 频量的二次侧求和电路，使求和电路中的工频电流之和等于零，在二次侧求和电路中串联设 置阻抗，形成消耗非工频量能量的变流器二次侧回路；或在二次侧求和电路中串联设置非工 频量反相电路，形成非工频量信号反馈电路。本发明方法是通过变压器或变流器的二次测相加使阻抗两端的工频电压或电流为零，从 而使阻抗不消耗工频能量；由于机车换相、晶闸管导通截止、系统操作、系统故障等产生的 "激励"能量即非工频能量，在系统中各相的表现不一致，因而在变压器或变流器二次侧相 加不为零，即在阻抗两端的电压或电流不为零，通过阻抗來消耗非工频能量，从而达到治理 非工频量的目的。与已有技术相比，本发明的有益效果体现在1、 由于非工频量的电压和电流相位几乎为90。，所以非工频量的能量很小，因此，本 发明方法只要很小的变压器或变流器容量就能满足治理非工频量的要求。2、 本发明方法不仅能够吸收消耗机车换相、晶闸管导通截止、系统操作、系统故障等 产生的"激励"能量，大幅降低机车换相、晶闸管导通截止、系统操作、系统故障等"激励"
造成的暂态过程，且能从源头防止各种操作过电压、系统故障产生的过电压、机车换相过电 压、晶闸管导通截止过电压，保护系统不受各种过电压的危害，还有利于继电保护的正确动 作；应用于电网元件如变压器、电抗器、电容器、线路可保护电网元件不受过电压的危害。3、本发明方法可靠、设备简单、易于制造、运行维护简单方便、成本低。[
图1为本发明方法应用于牵引供电系统的电压之和非工频量治理原理图。图2为本发明方法应用于SS4型电力机车前转向架单元的非工频量治理原理3为本发明方法应用于整流变压器供电的变压器方式非工频量治理原理4为本发明方法应用于整流变压器供电的变流器方式非工频量治理原理图以下通过具体实施方式
，结合附图对本发明作进一步说明
具体实施例方式实施例1，牵引供电系统的电压之和非工频量的治理。参见图1，变压器LBYQ的一次测绕组接牵引供电系统的士27.5kV， 二次测绕组串联接 电阻R，使工频电压之和等于零，电阻R不消耗工频功率，机车取其一相电源，机车产生的 非工频量在变压器LBYQ的二次测相加不等于零，电阻R消耗该非工频量，从而达到治理 非工频量的目的。实施例2， SS4型电力机车前转向架单元的非工频量的治理。参见图2，变压器LBYQ的一次测分别接U1、 U2、 U3，调整变比使U1、 U2、 U3对应 的二次测电压V1、 V2、 V3相加工频电压为零，由于机车整流电路的三相上的晶闸管不会同 时刻导通或截至，非工频量在变压器LBYQ的二次测相加不等于零，电阻R消耗该非工频 量，从而达到治理非工频量的目的。实施例3，整流变压器供电的变压器方式非工频量的治理。参见图3，整流变压器ZLBYQ的输出为正负电压幅值相等的两相供电，变压器LBYQ 的二次测绕组串联接电阻R，使工频电压之和等于零，电阻R不消耗工频功率，由于整流电 路的二相上的晶闸管不会同时刻导通或截至，非工频量在变压器LBYQ的二次测相加不等 于零，电阻R消耗该非工频量，从而达到治理非工频量的目的。实施例4，整流变压器供电的变流器方式非工频量的治理。参见图4，整流变压器ZLBYQ的输出为正负电压幅值相等的两相供电，非工频量变流 器LBLQ的二次测绕组并联接电阻R，使工频电流之和等于零，电阻R不消耗工频功率， 由于整流电路的二相上的晶闸管不会同时刻导通或截至，非工频量在变流器LBYQ的二次 测相加不等于零，电阻R消耗该非工频量，从而达到治理非工频量的目的。
以上各实施例均能够吸收消耗机车换相、晶闸管导通截止、系统操作、系统故障等产生 的"激励"能量，大幅降低机车换相、晶闸管导通截止、系统操作、系统故障等"激励"造 成的过度过程，从源头防止各种操作过电压、系统故障产生的过电压、机车换相过电压、晶 闸管导通截止过电压，保护系统不受各种过电压的危害；有利于继电保护的IH确动作；应用 于电网元件如变压器、电抗器、电容器以及线路，可保护电网元件不受过电压的危害。
权利要求
1、一种非三相对称供电的非工频量治理方法，其特征是设置变压器或变流器，所述变压器或变流器的一次侧各相绕组分别接入供电系统中对应的各相线；针对变压器或变流器的二次侧所有各相绕组的电压或电流设置求和电路，使求和电路中的工频量之和为零，从而分离出求和电路中的非工频量，通过设置在变压器或变流器二次侧求和电路中的阻抗消耗非工频量的能量，或在变压器或变流器二次侧求和电路中接入非工频量的反相信号，以所述反相信号经变压器或变流器一次侧反馈至系统中抵消系统非工频量。
2、 非三相对称供电的非工频量治理设备，其特征是设置变压器，所述变压器的一次侧各相绕组分别接入供电系统中对应的各相线；所述变 压器的二次侧所有各相绕组相互串联形成用于分离非工频量的二次侧电压求和电路，使求和 电路中的工频电压之和为零，在所述二次侧求和电路中串联设置阻抗，形成消耗非工频量能 量的变压器二次侧回路；或在所述二次侧求和电路中串联设置非工频量反相电路，形成非工 频量信号反馈电路。
3、 根据权利要求2所述的非工频量治理设备，其特征是所述阻抗为电阻；或为阻基波 滤波电路与电阻串联组成。
4、 非三相对称供电的非工频量治理设备，其特征是设置变流器，所述变流器的一次侧接入供电系统中，所述变流器的二次侧所有各相绕组 共同并联或共同串联设置形成用于分离非工频量的二次侧求和电路，使求和电路中的工频电 流之和等于零，在所述二次侧求和电路中串联设置阻抗，形成消耗非工频量能量的变流器二 次侧回路；或在所述二次侧求和电路中串联设置非工频量反相电路，形成非工频量信号反馈 电路。
5、 根据权利要求4所述的非工频量治理设备，其特征是所述阻抗为电阻。
全文摘要
非三相对称供电的非工频量治理方法及设备，其特征是设置变压器或变流器，变压器或变流器的一次侧各相绕组分别接入供电系统中对应的各相线；针对变压器或变流器的二次侧所有各相绕组的电压或电流设置求和电路，使求和电路中的工频量之和为零，从而分离出求和电路中的非工频量，通过设置在变压器或变流器二次侧求和电路中的阻抗消耗非工频量的能量，或在变压器或变流器二次侧求和电路中接入非工频量的反相信号，以反相信号经变压器或变流器一次侧反馈至系统中抵消系统非工频量。本发明方法可靠、设备简单、易于制造、运行维护简单方便、成本低。
文档编号H02J3/01GK101159380SQ200710135148
公开日2008年4月9日 申请日期2007年10月25日 优先权日2007年10月25日
发明者张安斌 申请人:张安斌