CN101291065A - 一种低压配电网中性线谐波抑制装置 - Google Patents

一种低压配电网中性线谐波抑制装置 Download PDF

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Abstract

一种低压配电网中性线谐波抑制装置，属于电能质量控制技术领域。包括铁芯(1)和线圈(2)两部分；铁芯(1)由芯柱X1、芯柱X2、芯拄X3和上铁轭E1、下铁轭E2构成；线圈(2)由绕组L11、L12、L21、L22、L31、L32构成；铁芯(1)对应于A、B、C三相的三个芯柱上分别绕制有两个匝数相同绕组。本发明的优点在于：所述的低压配电网中性线谐波抑制装置不需要电容器、机械零件和电子控制设备，因此，具有体积小，成本低，受系统参数变化影响小；不会引发谐波放大或谐波谐振等问题；免维护、过载能力强，可靠性高。

Description

一种低压配电网中性线谐波抑制装置
技术领域
本发明属于电能质量控制技术领域，特别是提供了一种低压配电网中性线谐波抑制装置。
背景技术
在低压配电系统中，三相四线制供电方式是最主要的供电方式，在工业现场和民用建筑中得到广泛应用。随着城市的现代化，出现了大量的大型商厦和写字楼，在这些建筑中存在着大量的个人计算机、办公自动化设备、变频空调、照明电源及不间断电源等电器设备。这些设备都会在电网中产生大量的零序谐波电流，即使它们的单台功率较小，但因其总数庞大，所带来的谐波污染是极其严重的。零序谐波电流(主要是3次谐波电流)在中线上相互叠加，使得中线电流中的谐波状况异常严重。中线谐波电流一方面使得中线电流大大超过了它的设计值造成中线故障；另一方面使得公用变压器过热，加快绝缘老化，使故障隐患大大增加。同时还会造成中线对地电势升高，严重时可导致中性线烧断，引起三相电压严重不对称，可能造成大面积用电设备损坏。此外零序谐波还使公用电网中的元件产生附加损耗，降低了用电设备效率，大量的3次谐波流过中性线时会导致线路长期过热甚至发生火灾。
为了抑制系统中的中性线谐波电流，目前主要采用的无源和有源滤波方式均存在不足。无源滤波器的谐波特性受系统参数的影响大；容易过载；电容器参数随着介质老化容易发生变化，出现失谐现象，降低滤波效果；有效材料消耗多，体积较大。随着电力电子技术的不断发展，有源滤波器的研究应用受到人们重视。但有源滤波器在成本、可靠性、过载能力方面存在的问题限制了其广泛应用。
本发明提出的一种低压配电网中性线谐波抑制装置，在保留了无源滤波器投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点外，还克服了其许多缺点，如滤波特性不受电网参数影响、不对其他谐波产生放大作用、没有失谐问题等；和有源滤波器相比，成本低廉、工作可靠、过载能力强。同时，可以实现基波零序的低阻通道，对单相负载造成的严重不平衡具有明显的负载平衡作用。因此，本发明提出的一种低压配电网中性线谐波抑制装置显示出显著的技术优越性，在低压配电网中性线谐波抑制方面具有巨大的应用价值和市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低压配电网中性线谐波抑制装置，为低压配电网中的非线性负荷产生的零序谐波提供一个低阻通道，使零序谐波电流在滤波器和负荷之间流动，而不是经中线流回系统。所述的一种低压配电网中性线谐波抑制装置基于变压器的曲折移相和磁通补偿技术实现零序谐波的抑制，有着理想的综合性能。
本发明提供的一种低压配电网中性线谐波抑制装置原理图如附图1所示，由铁芯1和线圈2两部分构成。铁芯1由芯柱X1、芯柱X2、芯拄X3和上铁轭E1、下铁轭E2构成；线圈2由绕组L11、L12、L21、L22、L31、L32构成。
如图1所示，铁芯1对应于A、B、C三相的三个芯柱上分别绕制有两个匝数相同绕组，A、B、C三相芯柱分别由X1、X2、X3表示。X1上绕制有L11和L12两个绕组；X2上绕制有L21和L22两个绕组；X3上绕制有L31和L32两个绕组。L11首端和系统A相连接，末端和L22末端相连；L21首端和系统B相连接，末端和L32末端相连；L31首端和系统C相连接，末端和L12末端相连；L12、L22、L32的首端连接到一起后和系统中性线N连接。
由于线圈2的六个绕组匝数相等，结构一致，按照上述方法连接后，零序磁通相互抵消，对零序性质的电流表现为漏抗，为零序性质的谐波提供了低阻通道，从而使零序性质的谐波电流在低压配电网中性线谐波抑制装置和非线性负载之间流动，不流入系统，实现中性线谐波的抑制效果。
铁芯1的结构如图2所示，由三个在空间完全对称，空间位置角互差120°的芯柱X1、X2和X3构成，铁轭为圆形，由上铁轭E1和下铁轭E2构成。由于三个芯柱在空间完全对称，因此三相磁路分布是均匀的，零序磁通的补偿效果达到最佳，有效地实现中性线谐波的滤除。
本发明的优点在于：由于低压配电网零序滤波装置不需要电容器、机械零件和电子控制设备，因此，具有体积小，成本低，受系统参数变化影响小；不会引发谐波放大或谐波谐振等问题；免维护、过载能力强，可靠性高。
附图说明
图1为本发明提供的一种低压配电网中性线谐波抑制装置原理图。由铁芯1和线圈2两部分构成。铁芯1由芯柱X1、芯柱X2、芯拄X3和上铁轭E1、下铁轭E2构成；线圈2由绕组L11、L12、L21、L22、L31、L32构成。
图2为本发明提供的一种低压配电网中性线谐波抑制装置铁芯结构图。由三个在空间完全对称，空间位置角互差120°的芯柱X1、X2和X3构成，铁轭为圆形，由上铁轭E1和下铁轭E2构成。
图3为本发明提供的一种低压配电网中性线谐波抑制装置铁芯结构侧视图。
具体实施方式
本发明提供的一种低压配电网中性线谐波抑制装置原理图如附图1所示，由铁芯1和线圈2两部分构成。铁芯1由芯柱X1、芯柱X2、芯拄X3和上铁轭E1、下铁轭E2构成；线圈2由绕组L11、L12、L21、L22、L31、L32构成。
如图1所示，铁芯1对应于A、B、C三相的三个芯柱上分别绕制有两个匝数相同绕组，A、B、C三相芯柱分别由X1、X2、X3表示。X1上绕制有L11和L12两个绕组；X2上绕制有L21和L22两个绕组；X3上绕制有L31和L32两个绕组。L11首端和系统A相连接，末端和L22末端相连；L21首端和系统B相连接，末端和L32末端相连；L31首端和系统C相连接，末端和L12末端相连；L12、L22、L32的首端连接到一起后和系统中性线N连接。铁芯1的结构如图2所示，由三个在空间完全对称，空间位置角互差120°的芯柱X1、X2和X3构成，铁轭为圆形，由上铁轭E1和下铁轭E2构成。

Claims (3)

1、一种低压配电网中性线谐波抑制装置，其特征在于：包括铁芯(1)和线圈(2)两部分；铁芯(1)由芯柱X1、芯柱X2、芯拄X3和上铁轭E1、下铁轭E2构成；线圈(2)由绕组L11、L12、L21、L22、L31、L32构成；铁芯(1)对应于A、B、C三相的三个芯柱上分别绕制有两个匝数相同绕组，A、B、C三相芯柱分别由X1、X2、X3表示；三相芯柱X1上绕制有L11和L12两个绕组；三相芯柱X2上绕制有L21和L22两个绕组；三相芯柱X3上绕制有L31和L32两个绕组；绕组L11首端和系统A相连接，末端和绕组L22末端相连；绕组L21首端和系统B相连接，末端和绕组L32末端相连；绕组L31首端和系统C相连接，末端和绕组L12末端相连；绕组L12、L22、L32的首端连接到一起后和系统中性线N连接。
2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于：铁芯(1)由三个在空间完全对称，空间位置角互差120°的芯柱X1、X2和X3构成，铁轭为圆形，由上铁轭E1和下铁轭E2构成。
3、按照权利要求1所述的装置，其特征在于：线圈(2)的六个绕组匝数相等，结构一致。
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