专利名称：高通滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力用交流滤波器的高通滤波器。
背景技术：
现有的，循环换流器、电弧炉、晶闸管设备等电力设备，发生三次、五次、七次等整 数次的高次谐波和其中间次数的非整数次的高次谐波。为吸收这些数个次数的高次谐波， 防止对电力系统的影响，使用现有的，图3所示的高次的交流滤波器构成的高通滤波器。此现有的滤波器中，三相系统1的各相线la、lb、Ic的各连接点a、b、c上夹着断路 器2a、2b、2c连接各相电阻3a、3b、3c的一端和串联电抗器4a、4b、4c的一端，电阻3a 3c 的另一端上连接各相的2个主电容器5a和6a、5b和6b、5c和6c的一端。另，各相的一侧的电容器5a 5c的另一端被星形接线形成非接地一侧的中性点 7，各相的另一侧的主电容器6a 6c的另一端被星形接线形成非接地的另一侧的中性点8， 两中性点7、8夹着电流互感器9通过连接线10连接。进而，各相的电阻3a 3c的另一端和串联电抗器4a 4c的另一端间，设置副电 容器 IlaUlbUlCo且，通过电阻3a 3c和串联电抗器4a 4c，主电容器5a 5c、6a 6c、副电容 器Ila Ilc形成的高次谐波串联共振电路，各相的一定频率以上频率的数个次数的高次 谐波被吸收而衰减。然后，串联连接的串联电抗器4a 4c和副电容器1 Ia 11 c，在系统1的基波上， 串联电抗器4a 4c的电抗XL(复数记载为jXL(Q)的绝对值|XL|和副电容器Ila lie 的电抗Xc (复数记载为_jXc) (Ω)的绝对值|Xc|相等，其串联合成电抗(jXL-jXc)为0而 形成基波串联共振电路。并且，串联电抗器4a 4c、副电容器1 Ia 11 c对各相的基波电流形成电阻3a 3c的旁路(短路)。各相的基波电流不通过电阻3a 3c，而通过串联电抗器4a 4c、副 电容器Ila 11c。为此，电阻3a 3c的基波损失大幅度降低而变少。其次，就主电容器5a 5c、6a 6c上发生故障时进行说明。首先，无故障的正常 时，在主电容器5a 5c组、6a 6c组中流动的各相电流按照各电容器电阻的反比进行分 流，5a 5c组、6a 6c组均处于三相平衡状态。因此，各相电流的三相分矢量和几乎为零， 那么中性点7、8之间的中性点电流也大致为零，连接导体10内没有电流流过。再次，当主电容器5a 5c、6a 6c中的任何一个发生短路等故障时，三相平衡状 态就会别破坏，但是断路器2a 2c中电流的三相矢量和仍为零。另一方面，发生故障相的 电流由于5a 5c组、6a 6c组中的任何一个的电容器阻抗发生了变化，电流的分担比例 就会随之变化，那么各组的三相分矢量和就不为零，连接导体10内就会有电流流过。最后，用电流互感器9检测连接导体10的电流，电流继电器12会根据次变流器9 的检测输出来运行打开断路器2a 2c，使该滤波器从系统1中分离，从而形成防止故障恶 化的早期保护。
实用新型内容要解决的技术问题图3的现有滤波器中，主电容器5a 5c、6a 6c的故障发生时，在其发生初期， 滤波器从系统1切断迅速地受到保护。但是，当副继电器Ila 12a中的任何一个发生故 障时，三相平衡状态就会被破坏，但是断路器2a 2c中电流的三相分矢量和仍为零。另一 方面，发生故障相的电流也因5a 5c组、6a 6c组阻抗没有变化，那么两者间的电流分担 比率就不会变化，各组的相电流的三相矢量和仍为零，中性点7、8之间的连接导体10内不 会有电流流过。因此，电流继电器12不动作，断路器2a 2c被保持闭合，此现有的滤波器 不从系统1切断，副电容器Ila Ilc的故障扩大，存在不受到保护的问题。一方面，主电容器5a 5c、6a 6c和副电容器Ila 11c，从容量等方面，通常通 过小容量的数个电容器(以下称“单位电容器”)的串并联连接电路形成。且，可考虑如图4所示的，例如副电容器Ila Ilc各自的各单位电容器13上串 联连接外加或内置的熔断器14，故障发生时，通过短路的一部分单位电容器13的熔断器14 熔断，将发生故障的单位电容器13及早地从电路切断。但是，此时，因熔断器14的熔断，发生故障的副电容器Ila Ilc的容量变化，串 联电抗器4a 4c间构成的基波共振电路崩溃。熔断器14熔断后，分断断路器2a 2c，将 此滤波从系统1切断前的时间内，在电阻3a 3c上，大致相当于滤波器容量的基波电流流 过，电阻3a 3c异常过热，从而发生其烧坏等的问题。技术方案本实用新型的高通滤波器，具有基本波串联共振电路，通过与电源波数的2倍至5 倍频率的高调波次数产生共振的同时，将选择度r控制在0. 2至0. 3的范围内，使电阻器基 本波电力损失减低。在三相系统的各相线上连接2个电阻的一端和串联电抗器的一端，两电阻的另一 端上分别连接主电容器的一端，串联电抗器的另一端和两电阻的另一端之间分别设置副电容器，各相的一侧主电容器的另一端星形接线，形成非接地的一侧的中性点，各相的另一侧的主电容器的另一端星形接线，形成连接一侧中性点的非接地的另 一侧的中性点，具有从两中性点间的电流检测主电容器、副电容器故障的手段和，通过故障检测将各相的两电阻的一端和串联电抗器的一端从系统切断的手段。有 益效果就副电容器17a 17c、18a 18c的故障，可进行同主电容器5a 5c、6a 6c 相同的故障检测。且，即使不使用电力用熔断器时，也可迅速地检测出主电容器5a 5c、 6a 6c和副电容器17a 17c、18a 18c故障的发生，将此高通滤波器从三相系统1迅速 地切断，对其电容器及早地进行故障检测。另，可防止因电阻15a 15c、16a 16c的基波 电流的导通而异常过热等。
图1是本实用新型实施的1个方式的接线图。[0027]图2是图1 一部分的详细的接线图。图3是现有例的接线图。图4是图3 —部分的详细接线图。
具体实施方式
图1中，与图3相同的符号表示相同或相当的部件。图3的各相的电阻3a 3c 分别分割为2个，每相设置2个电阻15a、15b、15c和16a、16b、16c。且，两电阻15a 15c、16a 16c的一端和串联电抗器4a 4c的一端夹着断路 器2a 2c连接于各相线Ia Ic的连接点a c上。进而，各相的一侧的电阻15a 15c的另一端夹着各相一侧的主电容器5a 5c 连接于一侧的中性点7，各相的另一侧的电阻16a 16c的另一端夹着各相另一侧的主电容 器6a 6c连接于另一个中性点8。另，将图3各相的副电容器Ila Ilc分别分割成2个，每相设置2个副电容器 17a 17c、18a 18c。且，将各相的两副电容器17a 17c、18a 18c的一端连接各相的串联电抗器 4a 4c的一端，一侧的副电容器17a 17c的另一端分别连接各相一侧的电阻15a 15c 的另一端，另一个副电容器18a 18c的另一端分别连接各相另一侧的电阻16a 16c的
另一端。另，各相的一侧和另一侧的主电容器5a 5c和6a 6c相同，各相的一侧、另一 侧的电阻15a 15c、16a 16c和副电容器17a 17c、18a 18c也是相同或不同的电阻
值或容量。另，副电容器17a 17c、18a 18c如表示副电容器17a、18a的图2所示的，通常 与现有的副电容器IOa IOc相同，分别由数个单位电容器19、20的串并联电路构成。另， 也有图4的熔断器14不能设置的情况。接着，仪表用变流器9和电流继电器12是从中性点7、8间的电流检测主电容器 5a 5c、6a 6c、副电容器17a 17c、18a 18c故障的手段，继电器12和断路器2a 2c形成通过故障的检测将电阻15a 15c、16a 16c的一端和串联电抗器4a 4c的一端 从三相系统1切断的手段。通过电阻15a 15c、16a 16c和串联电抗器4a 4c、主电容器5a 5c、6a 6c、副电容器17a 17c、18a 18c的滤波器整体形成的高次谐波串联共振电路，与图3的 现有滤波器相同，吸收各相的一定频率以上频率的各次数的高次谐波而衰减。此时，通过电阻15a 15c、16a 16c，其滤波器特性(高通滤波器特性)被调整 并被设定。另，通过串联电抗器4a 4c和副电容器17a 17c、18a 18c，形成各相的基波 串联共振电路。 且，在系统1的基波上，各相的串联电抗器4a 4c的电抗XL ( Ω )和各相的2个副 电容器17a和18a、17b和18b、17c和18c的合成电抗Xc ( Ω )，大小相等，为XL = Xc |。 为此，无故障的正常时，各相的基波电流不通过电阻15a 15c、16a 16c，通过串联电抗器 4a 4c、副电容器17a 17c、18a 18c，电阻15a 15c、16a 16c的基波损失极少。
5[0042]然后，副电容器19、20出现短路故障时，主电容器5a 5c组、6a 6c组中的任何 一个电容器的阻抗也会发生变化，那么电流分担比率也会随之变化，各自的三相分矢量和 就不为零，即连接导体10内有电流流过。并且，与主电容器5a 5c、6a 6c发生故障时 相同，通过电流继电器12动作，断路器2a 2c被分断，使本滤波器迅速地从三相系统1中 分离。不具有基波共振电路的高通滤波器用电阻器的基波损失Pr通过下式决定，与共 振频率Nt的3次方和选择度γ的积成反比。Pr Qc/(Nt3X γ)但是，Qc 滤波器的进相容量(kvar)Nt 共振高调波次数! :选择度(=1 /(0 1)R 电阻器电阻值(Ω)ω 角频率(=2 π f f 电源频率)L 串联电抗器电感(H) 因此，与电源频率的2倍至5倍范围内的高调波次数产生共振的高通滤波器，其通 过电阻器被消耗的基本波电流损耗将变大。同样，将选择度r控制在0. 2至0. 3范围内的高通滤波器，其电阻器基本波电流损 耗将变大。本实用新型高通滤波器，具有当其共振次数、选择度设定在上述范围之外时，基本 波损耗将变小，并且设备结构越复杂其效果越不明显的特点。因此请在上述范围内使用本 高通滤波器。另，主电容器5a 5c、6a 6c和副电容器17a 17c、18a 18c，也可以不是图 2的单位电容器19、20那样的数个单位电容器的串并联电路，分别为单一的电容器即可。
权利要求高通滤波器，由电阻、串联电抗器、主电容器、副电容器构成；具有基本波串联共振电路；其特征在于，在三相系统的各相线上连接2个电阻的一端和串联电抗器的一端，两电阻的另一端上分别连接主电容器的一端；串联电抗器的另一端和两电阻的另一端之间分别设置副电容器；各相的一侧主电容器的另一端星形联结，形成非接地的一侧的中性点；各相的另一侧的主电容器的另一端星形联结，形成连接一侧中性点的非接地的另一侧的中性点；具有从两中性点间的电流检测主电容器、副电容器故障的机构；通过故障检测将各相的两电阻的一端和串联电抗器的一端从系统切断的机构。
专利摘要本实用新型提供一种高通滤波器，其能迅速地检测设置在高通滤波器上的高次谐波串联共振电路和基波串联共振电路的电容器的故障发生，将该滤波器迅速地从系统切断。在三相系统(1)的各相线(1a～1c)上连接电阻(15a～15c、16a～16c)的一端和串联电抗器(4a～4c)的一端，电阻(15a～15c、16a～16c)的另一端上连接主电容器(5a～5c、6a～6c)的一端，电抗器(4a～4c)的另一端和电阻(15a～15c、16a～16c)的另一端之间设置副电容器(17a～17c、18a～18c)，电容器(5a～5c)的另一端的中性点(7)上连接电容器(6a～6c)的另一端的中性点(8)。具有从中性点(7、8)间的电流检测电容器(5a～5c、6a～6c、17a～17c、18a～18c)故障的手段和，通过故障检测将电阻(15a～15c、16a～16c)的一端和串联电抗器(4a～4c)的一端从系统(1)切断的手段。
文档编号H02J3/01GK201752072SQ200920177748
公开日2011年2月23日 申请日期2009年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者上田武宪 申请人:日新电机株式会社