三相负荷不平衡自动调节装置的制作方法

本实用新型属于低压配电网设备领域，尤其涉及一种三相负荷不平衡自动调节装置。

背景技术：

在我国配电网主要采用三相四线制的供电方式，配电变压器多为接线。理想情况下，三相负荷为平衡配置变压器对称运行，可实际上，用户端存在着大量的冲击性负荷，例如电力机车、轧钢机、交流电弧炉以及大型半导体变流器等装置，由于它们具有不平衡的冲击性、非线性以及用电特性，不仅会引起闪变、三相不平衡和电压波动，而且会在电力系统中注入大量的高次谐波，这些因素必然会导致配电变压器三相负荷处于不对称状态。三相负荷不平衡将对配电网络产生严重影响：会增加线路损耗，增加变压器的有功损耗，使配电变压器运行温度升高，降低配电变压器功率，影响电动机输出功率并使绕组温度升高，产生中性点电压偏移，造成三相电压不对称，严重时会烧毁用户电器，因此及时有效地进行三相不平衡负荷平衡化补偿和无功功率补偿是非常必要的。

传统的调节三相负荷不平衡的措施是人工对电网进行换相，手动投切电容器，人为增加负荷等，虽然能缓解三相负荷不平衡的现象，但效果甚微，且不能及时有效的对其调节，对低压电网和电气设备造成损害。

技术实现要素：

为了能够实现自动调节低压配电网中出现的三相负荷不平衡，补偿电网中的无功功率和功率因数，同时滤除电网中产生的高次谐波，提高电能质量，本实用新型公开了一种三相负荷不平衡自动调节装置。

为了便于理解，在本实用新型中出现的部分名词作以下解释说明：

SVG静止无功补偿装置：英文全称为Static Var Generator，静止无功发生器，对于三相负荷的补偿，主要是针对电力用户终端的无功功率进行补偿，提高用户的功率因数；

晶闸管投切电容器：英文全称为Thyristor Switched Capacitor，简称为TSC；

IGBT：绝缘栅双极型晶体管，属可关断电力电子器件。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种三相负荷不平衡自动调节装置，包括控制器，所述控制器输入端通过总线与三相电量仪连接，三相电量仪并联接入电网；控制器第一输出端与永磁真空开关相连接，控制器第二输出端通过总线分别与SVG静止无功补偿装置、晶闸管投切电容器和电力滤波器相连接；所述永磁真空开关和电力滤波器分别并联接入电网，永磁真空开关的控制端与磁保持继电器相串联后接入继电器驱动电路。

优选地，所述电网包括三相三线制或三相四线制低压配电线路。

优选地，所述SVG静止无功补偿装置包括SVG静止无功补偿电路，晶闸管投切电容器包括电容器投切电路。

优选地，所述继电器驱动电路与SVG静止无功补偿装置相连接。

优选地，所述SVG静止无功补偿电路包括自换相桥式电路，所述自换相桥式电路由6组可关断电力电子器件IGBT组成，每组的IGBT为2个，每组2个IGBT进行反并联连接，自换相桥式电路经过电抗器并联在电网上；

所述电容器投切电路包括分相电路，所述分相电路为三相电路，每相电路由1组晶闸管组成，每组的晶闸管为2个，每组的2个晶闸管进行反并联连接，每相电路并联接入电网。

优选地，所述总线采用RS485总线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1．本实用新型采用复合型开关，可实现对电容器的过零投切和频繁投切；成本较低、损耗小、占地面积小；适合用于功率因数低、负载变化缓慢、拥有大型电感性负载的场所，对改善电能质量具有非常重要的作用，具有容量大、耐电耐热能力强、无导通损耗，驱动简单，无需散热与价格低廉等优点；

2. 通过三相电量仪实时监测系统中电流、电压、有功功率、和无功功率和功率因数等参数，将采集到的参数信息及时反馈给控制系统，并自动、合理控制SVG静止无功补偿装置和晶闸管投切电容器的搭配使用，控制对电网的补偿情况，可同时补偿三相不平衡电流和无功，实现连续、动态补偿，优化了电能质量；

3.采用电力滤波器，可以实现对电网的谐波抑制、补偿无功能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，并且响应速度快，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡，与SVG静止无功补偿装置和晶闸管投切电容器结合使用，更能提高电能的质量，比单独使用补偿装置的稳定性和可靠性更高。

附图说明

图1为本实用新型三相负荷不平衡自动调节装置的结构示意图。

图2为本实用新型三相负荷不平衡自动调节装置的SVG静止无功补偿装置和晶闸管投切电容器配合工作结构图。

图3为本实用新型三相负荷不平衡自动调节装置在工作时的调节状态流程图。

附图中标号为：1为控制器，2为三相电量仪，3为永磁真空开关，4为SVG静止无功补偿电路，5为TSC投切电路，6为电力滤波器，7为晶闸管。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步详细说明。

如图1-2所示，本实用新型三相负荷不平衡自动调节装置，安装于低压配电网上，一种三相负荷不平衡自动调节装置，包括控制器1，所述控制器1输入端通过RS485总线与三相电量仪2连接，三相电量仪2并联接入三相三线制或三相四线制低压配电线路；

控制器1第一输出端与永磁真空开关3相连接，永磁真空开关3以并联的方式接入三相三线制或三相四线制低压配电线路，永磁真空开关3的控制端与磁保持继电器相串联后接入继电器驱动电路，继电器驱动电路与SVG静止无功补偿装置相连接。

控制器1第二输出端通过RS485总线分别与SVG静止无功补偿装置、TSC和电力滤波器6相连接；SVG静止无功补偿装置和TSC，包括SVG静止无功补偿电路4和TSC投切电路5；电力滤波器6分别以并联的方式接入电网；SVG静止无功补偿电路4包括自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，自换相桥式电路由6组可关断电力电子器件IGBT组成，每组为2个反并联连接的IGBT；TSC投切电路5包括分相电路，分相电路为三相电路，每相电路由1组晶闸管7组成，每组的晶闸管7为2个，每组的2个晶闸管7进行反并联连接，每相电路经过电抗器并联接入三相三线制或三相四线制低压配电线路。

作为一种可实施的方式，本实施例中的控制器1的主控芯片为ARM7，负责三相电压及电流参数的接收，并计算出所需投切的电容和无功功率；ARM7 内部有 12 位 AD，可以接收并处理三相电量仪2传输的参数，2个通讯口，1个用于控制真空开关的，另外1个用于485通讯，负责完成电容器的投切。

如图3所示，本实用新型三相负荷不平衡自动调节装置的在工作时的调节状态如下：

三相电量仪2实时监测电网中电压、电流、功率因数及无功功率，三相电量仪2显示实时监测到的电压、电流、功率因数及无功功率的有效值，三相电量仪2的通讯接口与RS485总线相连接，将监测到的各参数值发送到控制器；

控制器1根据监测电网中的情况对需要补充的无功功率进行计算，得出需要发送至电网的无功功率，真空开关驱动信号，致使永磁真空开关3闭合，与磁保持继电器连通，继电器驱动电路闭合，控制SVG静止无功补偿装置4输送相应的无功功率补偿到电网中；

控制器1根据测得的电流计算得出需要投切的电容器，发送电容器投切信号至TSC，通过TSC投切电路5将相应容量的电容器投入到电网中，同时控制器1发送信号至电力滤波器6，使其接入电网，滤除系统中出现的高次谐波。

本实用新型所述的三相负荷不平衡自动调节装置具有通用性的特点，装置的安装时无需了解负荷性质和不平衡度，根据负荷的实际情况而确定调节装置的容量即可；此外，本实用新型所述的装置安装在三相三线制或三相四线制线路中，且与配电变压器的输出端相连接，三相负荷不平衡自动调节装置的控制器可根据三相电量仪自动实时监测的参数值，自动计算三相的有功功率和无功功率，根据不平衡度的大小自动投切，结构简单，安装方便，工作时温升低，损耗低的特点。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作出任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。