本申请涉及高低压配电系统中的谐波保护器材，特别是涉及一种能量均衡器。
背景技术：
电力系统是发电、输配电、用电三方共同构成的一个整体，电能质量是衡量供电方为用电客户供应的电力是否符合要求，是否造成电力污染的指标体系。谐波是电能质量的重要指标，包括功率因数和三相不平衡这两项关键指标。当正弦波电压施加在非线性负载电路上时，电流就变成非正弦波，非正弦波电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变成非正弦波。对非正弦波做傅立叶级数分解，其中频率域工频相同的分量称为基波，频率大于基波的分量称为谐波。谐波电流对用户用电系统的各种关键设备及用电效率有众多不良影响。
随着科学技术进步发展，越来越多的电力电子装置等非线性负载应用于企业当中，在带来节能与能量变换积极一面的同时，产生的谐波等电能质量问题也日益突出。例如，目前广泛使用产生谐波的典型非线性负载有整流器、变频器、UPS、电梯、空调、节能灯、复印机、家用电器等，引发大量谐波电流并注入电网中，使电压波形产生畸变。电力电子装置的高频开关动作也向电网中注入了大量的谐波电流，导致如今的电网中电压和电流的波形畸变严重，超过传统的变压器等铁磁材料的非线性乱因，成为最主要的谐波源。这种电压谐波污染会增加系统中元件的附加损耗、影响各种电气设备的正常工作、导致继电保护和自动装置的误动作等。
很多用电量小的设备，如：医院的精密仪器、实验室的测量仪器、化验室的仪器、控制系统的控制电，电脑、PLC、DSC、传感器等，他们对电能质量要求极高，尤其是配电网络中的“高次谐波”，其频率在2KHz以上的谐波，更是亳无办法，经常受到谐波的干扰。这种情况，在这些设备的输入侧安装谐波过滤吸收器，可以有效地保护控制系统的电子设备，使其免受高次谐波的危害。
目前谐波治理的滤波手段主要有有源滤波保护和无源滤波保护两种。无源滤波保护器因其成本低、结构简单、维护方便等原因得到了广泛的应用。传统的无源滤波器保护主要由电容、电感和电阻，电路组合而成，串联或者并联在导电线路上，在吸收谐波电流的同时，还会消耗一定的基波电流。此时滤波器就会向系统注入无功功率，线路无功电流增加会增加线损，导致系统的功率因数降低。另外，传统的滤波保护器功能单一，通常只能消除一些特定的谐波，导体经常由于温度升高，从而使大大增加了变压器的损耗，使电路受到一定的破坏，设备产生的高频噪声不能完全去除，导致噪音污染进入到电网中，降低了电能质量的使用效果。
技术实现要素：
本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种能量均衡器，包括对应于三相电流导线的三个单元，所述三个单元中的每一单元包括：
外壳，内部沿其轴线设有贯通顶面及底面的凹槽，通过所述凹槽容纳对应的导线，所述外壳中的对应所述凹槽的开口的表面作为门扇，且通过连接件与所述外壳活动连接，使所述门扇可相对所述外壳开合；和
能量均衡棒，通过安装件固定在所述外壳中，所述能量均衡棒的轴线与所述外壳的轴线平行，通过所述能量均衡棒形成微波共振能量场以清除杂波。
可选地，所述外壳中具有对应的上固定端点和下固定端点，所述安装件为网囊，所述网囊通过所述上固定端点和所述下固定端点安装在所述外壳内。
可选地，所述网囊处设有拉链，以拆装所述能量均衡棒。
可选地，所述连接件为合页、转轴或铰链。
可选地，所述门扇中部与所述外壳对应部位设有锁把，以安装锁具。
可选地，所述外壳的形状为等边三棱柱。
可选地，所述外壳采用微晶合金制成。
可选地，所述能量均衡器还包括设置在所述外壳中门扇处的横式滑动轨和立式固定轨，所述横式滑动轨与所述立式固定轨相交，交点处设有双面螺纹，以安装螺母固定所述横式滑动轨与所述立式固定轨。
可选地，所述三个单元单独使用。
可选地，所述三个单元拼接形成组合套。
本申请的能量均衡器，通过能量均衡棒形成微波共振能量场，通过分子原子能量均衡对导电线路和用电设备的有害谐波进行有效抑制和吸收。在消除和吸收谐波的同时，减少了导体的集肤效应，防止导电线路和运行设备产生的谐波杂波污染进入到电网中，扰乱正常的电力正弦波，稳定电压电流，提高了电能的质量，减少谐波对线路和设备的损耗，提高用能效率。
根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本申请一个实施例能量均衡器单独使用时的示意性装配图；
图2是是根据本申请一个实施例能量均衡器组合使用时的示意性装配图。
图中各符号表示含义如下：
1能量均衡棒，2网囊，3拉链，4上固定端点，5下固定端点，6凹槽，7第一导线，8门扇，9连接件，10锁把，11连接孔，12外壳，13横式滑动轨，14立式固定轨，15交点，16第二导线，17第三导线。
具体实施方式
图1是根据本申请一个实施例能量均衡器单独使用时的示意性装配图。图2是是根据本申请一个实施例能量均衡器组合使用时的示意性装配图。如图1所示，还可参见图2，一种能量均衡器，包括对应于三相电流导线的三个单元，三相电流导线为第一导线7、第二导线16及第三导线17，三个单元由左及右分别为U单元、V单元及W单元。每个单元的结构相同，不同之处在于，U单元对应第一导线7，V单元对应第二导线16，W单元对应第三导线17。所述三个单元即U单元、V单元及W单元中的每一单元一般性可包括：外壳12和能量均衡棒1。外壳12内部沿其轴线设有贯通顶面及底面的凹槽6，通过所述凹槽6容纳对应的导线，本实施例中，U单元容纳第一导线7，V单元容纳第二导线16，W单元容纳第三导线17。所述凹槽6为贯通外部的开放结构。所述外壳12中的对应所述凹槽6的开口的表面作为门扇8，且通过连接件9与所述外壳12活动连接，使所述门扇8可相对所述外壳12开合，将门扇8合上才能把安装有导线的凹槽6封住，把导线固定在能量均衡器内部，拿不出来也放不进去。能量均衡棒1通过安装件固定在所述外壳12中，所述能量均衡棒1的轴线与所述外壳12的轴线平行，通过所述能量均衡棒1形成微波共振能量场以清除杂波。
本申请的能量均衡器，通过能量均衡棒1形成微波共振能量场，通过分子原子能量均衡对导电线路和用电设备的有害谐波进行有效抑制和吸收，不使用基波电流和功率，提高能效。所述能量均衡器在消除和吸收谐波的同时，减少了导体的集肤效应，避免了导体温度升高，使变压器的铜损、铁损大为降低，减少了不必要的能耗；该设备还消除了对用电设备极具破坏性的用户侧谐波、尖峰信号等杂波，从而使各相电路中的电流、电压趋于平衡，相位差保持一致，充分发挥了能量均衡的设计功能，防止导电线路和运行设备产生的谐波杂波污染进入到电网中，扰乱正常的电力正弦波，稳定电压电流，提高了电能的质量，减少谐波对线路和设备的损耗，提高用能效率。
此外，所述能量均衡器改变了传统的电容，电感，电抗组合的谐波保护方式，创造了没有电路，电容，电感，电抗等电子元件的设计先河。
所述能量均衡器不改变原来的电路，不用停工停产停电，效率高。
更具体地，本实施例中，能量均衡棒1采用铝合金、硅及碳纳米管三种元素制成。
铝原子和硅原子遇到强电磁场的激活作用，形成微波共振的能量场，这种微波共振场如果与碳纳米管内这种具有超导特性的材料相结合，分子和原子核会因为得到碳纳米管抗磁性和疏导电流的助力效应而加速震荡。具有磁距的原子核在高强度磁场作用下，吸收适宜频率的电磁辐射产生了共振谱，进入能量交换场。当原子核在外加场中接受能量输入后，原子核磁偶矩与外加磁场的夹角会发生变化，就会产生能级跌迁，场能量被原子核有效地吸收为能级跃迁的助力，转换打造了一个核磁共振信号并产生强力切割能力，这样的效应可将负荷过重的导电分子进行切割、分离，拆断分子之间的分子作用力，高效率降低电阻系数干扰。与此同时，避免或抵消分子或原子之间的静电相互作用。在这样大规模的微波涡流场的整合和相互渗透下，原来的大导电分子团出现分化组合，演变出细分化和个体化趋势，分子体能量活力化趋强，分化为更好的单个导电分子。同时，经细化活化频谱的分子团在达到初步能级均衡后，吸收游离电子，直接改善电子回流电路的介电系数，过重的导电分子产生能级融合和分子能量交换，实现能级跃级，结果是电子干扰系数降低，理清和提速电子传输效率。这就是简单复杂的获得电压电流均衡的电磁平衡电子高效运转原理。
而电阻是不可或缺的导电机理要素。电阻的存在会滞后电子流动，增加能量损耗和引发电流质量不良，导致不能产生有效高能量的电位差。改善这种情况需要有特殊性能的功能材料，才可以释放整流电子的能量和打造负极回路，使正负极电流能平衡输送，恢复动力质量。碳纳米管是先进次超导材料体，起到协助活化金属合金电子运动，保持回路畅通的效果，使电流更顺畅，电压更稳定，使用整体供用电系统可以发挥更高的性能和运转效率。
综上所述，所述能量均衡器的铝，硅，碳纳米管的组合材料，通过微波谐振共振和次超导特性，调整无用的谐波杂波，切割吸收游离电子，减少电损和无谓的电流流失，稳定电流电压，实现三相电压电流的平衡，减少谐波杂波对用电载体的冲击和不良影响，增益无效电流改造，调整电流回流，扩大用电设备有功功率容量，减少电流敏感性反应误动，保护器件，提高效率效能。
所述能量均衡器实现谐波清除和吸收的方式：
(1)滤除减少谐波杂波，稳定电流电压，实现电流电压平衡。
(2)消除谐波杂波，减少线损，热损，减少磁滞损失。
(3)用电抗电感设计净化电磁环境吸收电流中的杂波，转换谐波，阻断突波，避免谐波共振导致的跳电跳机，同时，改善介电系数，把浪费的电流有效回笼。
(4)减少无效用电磁波与发热现象的发生。电磁平衡设计将电压调整在负载实用的功率范围内，不致有超量使用的现象，而使无效电力大量降低并提升实际用电效率。
(5)使用特殊金属合金和碳纤维，完全无电子器件，寿命长成本低。纯电抗原理机械设计构造简单，维护保养容易。
(6)提升配电变压器的承载效率和安全营运系数，保证对谐波敏感的保护装置和器件不发生误动作，有效降低热损，铜损，铁损，磁损，噪音等损失浪费。
(7)改善避免突波引起的电流冲击，减少电压波动和抑制电压闪变，提升稳定性，改善电压质量，保养设备，延长使用寿命。
(8)有效改善和提高功率因数。
(9)把多余和损耗的电磁干扰造成的变性锯齿状的能耗波形修正为正宗的三相均衡的正弦波。
采用铝合金、硅及碳纳米管材料的能量均衡棒1的制备方法，按照如下步骤执行：
步骤100，1500度高温炉进行高纯度铝冶炼。
步骤200，在高温铝水中先后均匀加入硅粉，碳纳米材料，制成所述能量均衡棒1。
其中，各成分按照质量百分比配比：铝96％-97％，硅为1-2％，余下为碳纳米管粉。
所述能量均衡棒1的产品规格和适用电压：
(1)产品规格
12.5cm*25mm热缩套管型；10cm*25mm热缩套管型；11cm*19mm射出成型；11cm*19mm射出成型；6.5cm*19mm射出成型。
能量均衡棒1的规格分5个种类，可根据实际应用环境的额定电流电压需要进行搭配设计调整。
(2)适用电压
在110v、220v、440v、11.4kv、22.8kv及35kv等范围。
实测和应用效果：
采用本实施例所述能量均衡棒1的能量均衡器，经过5年的研发测试，现场实际检测和应用检验，所述能量均衡器的谐波清除和吸收率可达到50％-80％的谐波。
如图1所示，本实施例中，以U单元为例，所述外壳12中具有对应的上固定端点4和下固定端点5，所述安装件为网囊2。优选地，网囊2长30cm，直径3cm。当然，具体实施时，网囊2还可以选择其他尺寸。所述网囊2通过所述上固定端点4和所述下固定端点5安装在所述外壳12内，且通过所述上固定端点4和所述下固定端点5将能量均衡棒1托住以稳定保持立式状态。更优选地，本实施例中，外壳12中的凹槽6为2CM平方，当然，具体实施时，凹槽6还可以选择其他尺寸。如图1所示，本实施例中，所述网囊2处设有拉链3，以拆装所述能量均衡棒1。
如图1所示，本实施例中，所述外壳12的形状为等边三棱柱。当然在其他实施例中，所述外壳12的形状还可以是不等边三棱柱、等边或不等边四棱柱、等边或不等边五棱柱、半圆形等等形状。优选地，等边三棱柱的立柱高35cm，等边部的边长7cm。当然，在其他实施例中，等边三棱柱的还可以选择其他尺寸。本实施例中，外壳12的等边三棱柱的结构设计，主要是利用等边三角形结构稳定，便于组合的优势。
如图1所示，本实施例中，以U单元为例，选面向读者的立柱作为门扇8，做成开合上锁的小门结构。本实施例中，所述连接件9可为合页、转轴或铰链，等活动链接件。具体地，优选连接件9为合页，上下两处布置，并作门轴使用。
如图1所示，本实施例中，所述门扇8中部与所述外壳12对应部位设有锁把10，以安装锁具。
如图1所示，本实施例中，所述外壳12采用微晶合金制成，即可以降低由于仪器设备产生的用户侧高频谐波和高频噪声，防止用电设备产生的污染进入到电网中，同时又能防止电网中的高频率谐波、高频噪声和尖峰瞬变等污染进入到仪器设备，干扰仪器的正常运行。
如图1所示，还可参见图2，本实施例中，所述能量均衡器还包括设置在所述外壳12中门扇8处的横式滑动轨13和立式固定轨14，其中，门扇8作为滑动轨的依托面。所述横式滑动轨13与所述立式固定轨14相交，交点15处设有双面螺纹，以安装螺母固定所述横式滑动轨13与所述立式固定轨14。通过横式滑动轨13和立式固定轨14，在U单元、V单元和W单元组合连接时使用，横式滑动轨13和立式固定轨14设计使安装简便，固定方便灵活，适用于捆绑，吊挂，挂壁等多种应用场景。更具体，每一单元的外壳12中设置上下的连接孔11，以在组合连接时使用。
U单元、V单元及W单元可以如图1所示单独使用，也可以如图2所示组合，连接成为一体，使谐波保护器更加体系化，安装方便，使用便捷。具体根据三根三相导线的场景间距和线路场景空间特点，决定单独组分还是成套组合联合使用。
如图1所示，本实施例中，三个单元单独使用，即所述U单元、V单元及W单元单独使用。具体是将U单元的能量均衡棒1及其外壳12作为一个单元与三相导线中的第一导线7捆绑，将V单元的能量均衡棒1及其外壳12作为一个单元与三相导线中的第二导线16捆绑，将W单元的能量均衡棒1及其外壳12作为一个单元与三相导线中的第三导线17捆绑。即需要三个单元与三根三相电流导线分别捆绑。单独使用时，U单元、V单元及W单元的外壳12结构之间不用任何连接器件。这种方式适用于三相导电线之间的间距较远的情况。
如图2所示，本实施例中，所述三个单元拼接形成组合套，由三个等边三棱柱无缝衔接，融为一体。整体上构成等腰梯形立柱体结构。组合套是指将分立的U单元、V单元及W单元用连接螺丝或者横式滑动轨13连接起来，使之组合成为一体。这种方式适用于三根三相导线之间的间距较近，空间比较紧凑的情况。
具体实施时，按不同电流强度安装匹配不同量级的能量均衡器，优化、净化控场电路，滤除转换谐波杂波，改善三相负载不平衡和线损状态，减少浪费无功电力，增加有效有功电力，使正弦波稳定恢复正常。同时，减少突波电流冲击，延长电机、变压器等负载寿命，降低噪音，提高功率因数。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。