专利名称：调压型三相负荷不平衡限制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种低压配网的安全、节能及提高电能质量的方法及配电设备， 即三相负荷不平衡限制方法及调压型三相负荷不平衡限制器。
背景技术：
如所周知，低压电网的三相不平衡一直就是困扰供电单位的主要问题之一，是一 个“世界小难题”。低压配网是最直接最多给用户供电的网络，三相用电与单相用电往往混 杂在一起，特别一些不可控增容，大功率单项负载接入低压配网，再加各种单项负荷性质不 同，使用的不同时性等因素造成低压电网三相负载不平衡问题突出及普遍存在，三相电流 不平衡使电力系统或局部中性点发生偏移，低压电网电压质量下降使得某些相电压偏低， 用电器不能正常运行，某些相电压偏高甚至很高，损坏电器，负荷不平衡还显著增加三相火 线和变压器绕组上的损耗，形成的零线电流更加大低压线路的损耗，尤其是负荷大、线路长 的配电变压器其损失电量也更显著；三相负荷不平衡，负荷集中于一、二相上，减少了配变 的出力，也容易损坏变压器的某些相绕组或零线电流过载，烧断零线，进一步造成事故，危 及安全等。随着社会经济迅猛发展，低压用电急增，配电网络也在飞速扩大，而且变的更为 复杂，三相负荷不平衡问题也愈加突出，为此不少人对这个问题进行了研究，目前在国外有 将先进的电子技术应用过来，把不平衡的三相电流经过交流-直流-交流一系列变换，然后 得到稳压、稳频、稳相的交流电，相当于一台三相电动机拖动一台三相发电机，虽可消除相 应电网的不平衡电流，但成本高、价格昂贵，谐波污染比较严重，目前仅适用于某些精密仪 器和一些电子设备等较小范围。在国内有用单相电容器分相补偿的办法，这种办法有时可 以使三相电流在大、小上近似相等，但由于负荷性质不同，各相功率因数不同，三相电流的 向量和不为零，零线仍有一定电流流过，又由于单相负荷变化随机性很大，中性点位移仍然 突出，三相电压不对称，自然效果不够理想，近来虽出现一些改进办法，但也都存在这样那 样问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种设备，用来限制由于三相电力负荷不平衡而带来的 “不平衡损耗”及非正常状态或故障，提高安全状况和电能质量，即调压型三相负荷不平衡 限制器。本实用新型技术方案调压型三相负荷不平衡限制器由或自耦式三相负荷不平衡 器、或隔离式三相负荷不平衡器和调压开关构成；所述的自耦式三相负荷不平衡器是三相三柱式线圈，三相三柱式线圈分为共用线 圈和调压线圈，三相三个共用线圈末端接成星型，中性点引出零线N’，A相第一调压线圈与 B相共用线圈连接，B相第一调压线圈与C相共用线圈连接，C相第一调压线圈与A相共用 线圈连接；所述的隔离式三相负荷不平衡器是三相三柱式线圈，由没有电联系的电源侧线圈与负荷侧线圈构成，负荷侧线圈分为基本线圈和调压线圈，三相基本线圈末端连成星型，中 点引出零线N’，负荷侧线圈连接方式为A相第二调压线圈与C相基本线圈相连接，B相第 二调压线圈与A相基本线圈相连接，C相第二调压线圈与B相基本线圈相连接；所述的调压开关由选择开关和转换过渡开关构成，其中转换过渡开关为串接限流 电阻的无触点晶闸管开关，调压开关还设置有调压控制器和无触点晶闸管控制器。所述的调压控制器由采样电路、A/D转换电路、输出锁定电路，驱动电路、定时允 许电路组成。所述的无触点晶闸管控制器由光控元件、晶闸管、压敏电阻、电压保护电路、整流 电路及负载驱动电路组成。有益的效果1、把造成低压系统不平衡的零序电流限制在安装线路节点以下，使其节点以上线 路与配电变压器相间负荷平衡，从而消除了这部分的可观损耗。同时，消除了由于三相不平 衡带来的多种危害，可使低压配网安全水平大大提升。2、匹配支线负荷选用小容量负荷不平衡限制器，使用灵活；当支线负荷增大时，可 并联使用负荷不平衡限制器，用途广、效果好。3、配合调压装置调压后，对保证用户电压质量和提高产品质量及节电优点非常明
Mo4、具有多种全面保护功能。尤其有缺相、零线断线、相线与零线错接保护功能，大 大提升了电气设备和人员安全水平。5、三相负荷不平衡限制器为固体结构，新颖、可靠、寿命长、价格适宜。
图1是本实用新型调压型不平衡负荷限制器含自耦式三相负荷不平衡器时在低 压配电系统应用的节电原理图。图2是本实用新型调压型不平衡负荷限制器含隔离式三相负荷不平衡器时在低 压配电系统应用的节电原理图。图3是自耦式三相负荷不平衡限制器构造原理图。图4是隔离式三相负荷不平衡限制器构造原理图。图5是本实用新型含自耦式三相负荷不平衡器时调压开关的转换开关与选择开 关电气连接原理图。图6是本实用新型调压开关的调压控制器电路原理框图。图7是本实用新型调压开关的无触点晶闸管控制器电路原理框图。
具体实施方式
本实用新型实施通过对低压配网的运行分析和电力配电变压器结构形式特点的 研究，尽可能消除产生三相负荷不平衡的因素，即零序电流的影响，把零序电流流通的路径 切断并限制在最小范围内。这就是我们的零序电流限制器，亦叫三相负荷不平衡限制器，在 它的内部采取措施来抵消零序电流所产生的零序磁通，没有了零序电流的作用，也就没有 了零序电流在三相负荷不平衡限制器内的损耗。与此同时，调压装置可根据线路电压变化调整用户电压，以保证电能质量和保护电气设备安全。也即是在低压配网的负荷重要节点 处，安装略大于支线负荷容量的本实用新型即调压型三相负荷不平衡限制器。该调压型三 相负荷不平衡限制器在节点处与负荷构成新的三相供电系统并产生出新地中性线N’，就此 把零序电流路径限制在节点以下。同时在该系统上除设有一般性过电流、过电压保护外，在 N’上装有安全电压(36V)保护器，当N’线上出现高电压时，N’线接地或供电线路掉闸，为 了防止零线断线及缺相故障，设置了相应保护和信号装置。如图1所示，在低压配电系统的一个节点处，接有三相平衡负荷2的平衡支线，平 衡负荷2的中性线接低压配电系统1的零线N，零线N首端一点接地。而在节点处还接有三 相不平衡负荷3的支线4，在节点处支线4的末端装设由自耦式三相负荷不平衡器和调压开 关构成的调压型三相负荷不平衡限制器5，限制器5的上侧装设具有过流过压保护的低压 开关6，三相不平衡负荷3的中性线7与限制器5的零线N’连接在一起，构成新系统的零 线，零线不接地。为防止某些因素导致N’线上有危险过电压，在N’线上装设36V安全电压 保护器8。如图2所示，在三相不平衡负荷3的支线4节点处装设由隔离式三相不平衡负荷 限制器和调压开关构成的调压型三相负荷不平衡限制器5，不平衡负荷3的中性点引线7和 限制器5的零线N’连接起来构成新的电路系统的零线N’，因为与原配网在电方面的隔离， 为了安全需要，N’线可在负荷不平衡器与5安装处一点直接接地。另外三相不平衡负荷3 端还装有过压保护器9。由上述可知，在节点处调压型三相负荷不平衡限制器5切断了原配网零线N与负 荷的连接，调压型三相负荷不平衡限制器5与不平衡负荷3等构成了新的三相四线系统，零 序电流不再流经原配网零线回到配电变压器，而是流经新的很短的零线N’，与调压型三相 负荷不平衡限制器5自成回路，零序电流回到限制器后零序磁通被限制器5的消零磁通线 圈抵消，零序电流引起的限制器本身损耗也被消除。如图3所示，自耦式三相负荷不平衡器为三相三柱式线圈，由共用线圈和调压线 圈构成，三相三个共用线圈末端接成星型，中性点引出零线N’，A相第一调压线圈Ila与B 相共用线圈IOb连接，B相第一调压线圈lib与C相共用线圈IOc连接，C相第一调压线圈 Ilc与A相共用线圈IOa连接；调压线圈与另一相共用线圈连接后，必须让零序电流产生的 磁通互相抵消，从而减少零序电流给限制器带来的损耗及影响，这种连接方式连接的线圈 可称为消零磁通线圈。A、B、C为自耦式三相负荷不平衡器输入端，接低压配网，a、b、c、N’ 为输出端，接三相不平衡负荷。如图4所示，隔离式三相负荷不平衡限制器亦是三相三柱式线圈，由电源侧线圈 12与负荷侧线圈构成，负荷侧线圈分为基本线圈和调压线圈；电源侧线圈12与负荷侧线圈 额定电压相同，但没有电的联系，电源侧线圈12中性点不引出，负荷侧线圈分为基本线圈 和调压线圈，三相三个基本线圈末端连成星型，中点引出零线N’。负荷侧线圈连接方式为 A相第二调压线圈Ha与C相基本线圈13c相连接，B相第二调压线圈14b与A相基本线圈 13a相连接，C相第二调压线圈Hc与B相基本线圈1 相连接。两种线圈连接也必须使零 序磁通相抵消。A、B、C为隔离式三相负荷不平衡器输入端，接低压配网，a、b、c、N’为输出 端，接三相不平衡负荷。本实用新型实施由于设置有消除零序磁通绕组，从而抵消了零序电流在本限制器中的影响；三相负荷不平衡限制器在负荷增长较大等状况时，三相负荷不平衡限制器可并 联使用。图3、图4、图5可以看出，调压型三相负荷不平衡限制器输出端设置有多个调压抽 头供自动调压开关调整输出电压大小。调压开关由选择开关15和转换过渡开关构成，其中 转换过渡开关为串接有限流电阻17的无触点晶闸管开关16构成，在转换过程中不产生电 弧；选择开关采用带有缓冲压缩弹簧的桥型动触头，触点镀银开关；操动机构为直流双向 直动式电磁机构，制动采用永久磁铁，整个调压过程为无弧调压。如图5所示，本实用新型调压型三相负荷不平衡限制器调压开关之转换开关与选 择开关15并联使用完成调压。其中转换开关由晶闸管开关16串联限流电阻17组成。每 次进行调压、转换开关首先接通，待调压过程结束，转换开关立刻断开，由此实现无电弧，调 压开关还设置有调压控制器和无触点晶间管控制器。如图6所示，调压控制器由采样电路18、A/D转换19、输出锁定电路20驱动电路 21、定时允许电路22组成。定时允许电路22是为了减少调压开关一些频繁动作而特别设 定的每次调压开关动作5分钟(或10分钟)后才能再次调压的定时电路；23为过压过流 保护电路；调压控制器控制调压开关即转换开关与选择开关15的开通，也即控制无触点 晶闸管控制器的开通。如图7所示，调压型三相负荷不平衡限制器调压开关的选择开关的无触点晶闸管 控制器由光控元件24、晶闸管25、压敏电阻28、电阻29、电容30、整流电路沈及负载驱动电 路27组成。压敏电阻28是晶闸管25和光控元件M的电压保护，而电阻四和电容30组 成的吸收电路则是整流电路26和负载27的电压保护电路，负载驱动电路27是选择开关15 的线包，无触点晶闸管控制器实现每次进行调压、转换开关(晶闸管)首先接通，选择开关 15的线包后接通，待调压过程结束，转换开关立刻断开，选择开关15保持接通状态，由此实 现无电弧工作。
权利要求1.一种调压型三相负荷不平衡限制器，其特征在于其由或自耦式三相负荷不平衡 器、或隔离式三相负荷不平衡器和调压开关构成，所述的自耦式三相负荷不平衡器是三相 三柱式线圈，三相三柱式线圈分由共用线圈和调压线圈构成，三相三个共用线圈末端接成 星型，中性点引出零线N’，A相第一调压线圈(Ila)与B相共用线圈(IOb)连接，B相第 一调压线圈(lib)与C相共用线圈(IOc)连接，C相第一调压线圈(Ilc)与A相共用线圈 (IOa)连接，所述的隔离式三相负荷不平衡器是三相三柱式线圈，由没有电联系的电源侧线 圈(12)与负荷侧线圈构成，负荷侧线圈分为基本线圈和调压线圈，三相基本线圈末端连成 星型，中点引出零线N’，负荷侧线圈连接方式为A相第二调压线圈(14a)与C相基本线圈 (13c)相连接，B相第二调压线圈(14b)与A相基本线圈(13a)相连接，C相第二调压线圈 (14c)与B相基本线圈(13b)相连接。
2.根据权利要求1所述的调压型三相负荷不平衡限制器，其特征在于所述的调压开 关由选择开关(15)和转换过渡开关构成，其中转换过渡开关为串接限流电阻(17)的无触 点晶闸管开关(16)，调压开关还设置有调压控制器和无触点晶闸管控制器。
3.根据权利要求2所述的调压型三相负荷不平衡限制器，其特征在于所述的调压控 制器由采样电路(18)、A/D转换电路(19)、输出锁定电路(20)，驱动电路(21)、定时允许电 路(22)组成。
4.根据权利要求2所述的调压型三相负荷不平衡限制器，其特征在于所述的无触点 晶闸管控制器由光控元件04)、晶闸管(25)、压敏电阻(观)、电压保护电路、整流电路06) 及负载驱动电路以力组成。
专利摘要本实用新型涉及一种低压配网的安全、节能及提高电能质量的方法及配电设备，即三相负荷不平衡限制方法及调压型三相负荷不平衡限制器，它是在低压配网的负荷重要节点处，安装略大于支线负荷容量的调压型三相负荷不平衡限制器。该三相负荷不平衡限制器在节点处与负荷构成新的三相供电系统并产生出新地中性线N’，就此把零序电流路径限制在节点以下；调压型三相负荷不平衡限制器由或自耦式三相负荷不平衡器、或隔离式三相负荷不平衡器和调压开关构成；本实用新型把造成低压系统不平衡的零序电流限制在安装线路节点以下，使其节点以上线路与配电变压器相间负荷平衡，消除了这部分的可观损耗及三相不平衡带来的多种危害，提升了低压配网的安全水平。
文档编号H02H3/20GK201846089SQ201020189019
公开日2011年5月25日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者乔立华, 余翔, 季钢, 易保华, 李志学, 李明明, 汪华, 沈雷, 王柳, 王钢铁, 田洪亮, 秦宇翔, 管华, 褚新民, 黄新峰 申请人:余翔, 易保华, 李志学, 李明明, 汪华, 秦宇翔