CN103701126B

CN103701126B - 一种三相五线制谐波保护器

Info

Publication number: CN103701126B
Application number: CN201310730789.1A
Authority: CN
Inventors: 袁志钢; 谢洪潮
Original assignee: WUHAN OPTICS VALLEY ELECTRIC Co Ltd
Current assignee: Shenglong Electric Co., Ltd.
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: CN103701126A

Abstract

本发明提出一种可对用电设备产生的高次谐波进行有效抑制、对低压配电系统中用电设备进行谐波保护的三相五线制谐波保护器，解决配电系统中高频谐波干扰的问题，减少高频谐波给用电设备尤其是精密负载带来的危害。包括壳体和安装在壳体内的谐波保护电路，谐波保护电路包括A相、B相、C相浪涌保护电路和A相、B相、C相高频滤波电路。

Description

一种三相五线制谐波保护器

技术领域

本发明涉及一种谐波保护装置，特别是涉及一种三相五线制谐波保护器。

背景技术

谐波是电能质量的重要指标。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，包括功率因数和三相不平衡这两项关键指标。

随着电力电子技术、计算机技术、通信技术和控制技术的快速发展，现代化智能建筑不断地日新月异，大中型医院的现代化医疗设备地不断引入，还包括一些精细加工行业规模的不断扩大，使这些场所大量使用了现代化用电设备和装置，如计算机、通讯系统、网络控制设备、各种数字办公设备、灯光调控系统、消防系统、监控系统、变频空调，医院中的CT机、核磁共振仪、心电图机、呼吸机、起搏器等。在低压配电系统中，输电线路一般采用三相四线制，其中三条线路分别代表A,B,C三相，另一条是中性线N（如果该回路电源侧的中性点接地，则中性线也称为零线），在三相四线制供电系统中,如果把零线的两个作用分开,即一根线做工作零线(N),另外用一根线专做保护零线(PE),这样的供电结线方式称为三相五线制供电方式，三相五线制包括三根相线、一根工作零线、一根保护零线。三相交流电是电能的一种输送形式，目前，大量的交流用电设备，一般都采用三相交流电，大量非线性负荷的增加，配电网络中的电源、电流畸变越来越严重，造成了恶劣的谐波环境，对保证电力系统和设备的安全正常运行造成了极大的威胁，对于一些如医院等关乎到人身生命安全的场所更是显得尤为突出。电子计算机、微处理器以及其它电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低、对谐波环境要求高、过电压耐受能力差的弱点。高次谐波污染往往使得这些高灵敏的电子系统在运行时，经常出现程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动，甚至造成用电设备的永久性损坏，给人们的工作和日常生活造成了巨大损失。因此，对当前低压配电系统中用电设备进行谐波保护成为一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种可对用电设备产生的高次谐波进行有效抑制、对低压配电系统中用电设备进行谐波保护的三相五线制谐波保护器，目的在于解决配电系统中高频谐波干扰的问题，减少高频谐波给用电设备尤其是精密负载带来的危害。

本发明技术方案：

一种三相五线制谐波保护器，包括壳体和安装在壳体内的谐波保护电路，其特征在于，所述谐波保护电路包括浪涌保护电路和高频滤波电路，所述浪涌保护电路包括A相、B相、C相浪涌保护电路，所述高频滤波电路包括A相、B相、C相高频滤波电路；

所述A相浪涌保护电路包括第一熔断器（FUa）、第一压敏电阻（RVa）和气体放电管（GDT），所述A相高频滤波电路包括第一电抗器（La）、第一电容器（Ca1）和第四电容器（Ca2）；所述第一熔断器（FUa）一端连接系统电源A相线，另一端分别连接所述第一压敏电阻（RVa）、所述第一电抗器（La）和所述第四电容器（Ca2）；所述第一压敏电阻（RVa）另一端与所述气体放电管（GDT）串联后接保护零线PE，所述第一电抗器（La）另一端串联所述第一电容器（Ca1）后接工作零线N；所述第四电容器（Ca2）另一端接保护零线PE；

所述B相浪涌保护电路包括第二熔断器（FUb）、第二压敏电阻（RVb）和气体放电管（GDT），所述B相高频滤波电路包括第二电抗器（Lb）、第二电容器（Cb1）和第五电容器（Cb2）；所述第二熔断器（FUb）一端接入系统电源B相线，另一端分别连接所述第二压敏电阻（RVb）、所述第二电抗器（Lb）和所述第五电容器（Cb2）；所述第二压敏电阻（RVb）另一端与所述气体放电管（GDT）串联后接保护零线PE，所述第二电抗器（Lb）另一端串联所述第二电容器（Cb1）后接工作零线N；所述第五电容器（Cb2）另一端接接保护零线PE；

所述C相浪涌保护电路包括第三熔断器（FUc）、第三压敏电阻（RVc）和气体放电管（GDT），所述C相高频滤波电路包括第三电抗器（Lc）、第三电容器（Cc1）和第六电容器（Cc2）；所述第三熔断器（FUc）一端接入系统电源C相线，另一端分别连接所述第三压敏电阻（RVc）、所述第三电抗器（Lc）和所述第六电容器（Cc2）；所述第三压敏电阻（RVc）另一端与所述气体放电管（GDT）串联后接保护零线PE，所述第三电抗器（Lc）另一端串联所述第三电容器（Cc1）后连接工作零线N；所述第六电容器（Cc2）另一端接保护零线PE。

所述第一电抗器（La）、第二电抗器（Lb）和第三电抗器（Lc）皆由超微晶磁环材料铜线绕制而成。

所述第一电容器（Ca1）、第二电容器（Cb1）、第三电容器（Cc1）、第四电容器（Ca2）、第五电容器（Cb2）、第六电容器（Cc2）皆为薄膜电容器。

本发明技术效果：

本发明提供的三相五线制谐波保护器，解决了配电系统中高频谐波干扰的问题，减少高频谐波给用电设备尤其是精密负载带来的危害。本发明具有以下优点：

1、本发明提供的三相五线制谐波保护器包括浪涌保护电路和高频滤波电路，对用电设备产生的随机高次谐波和高频噪声、脉冲尖峰、电涌等干扰具有抑制和吸收作用，随时跟踪电压波形，瞬时滤除电源中的尖峰、浪涌、杂波，矫正因谐波影响而产生畸变的电压波形，对噪声进行消化吸收，使电网电源波形变得光滑清洁，既提高了电网质量，又为用电设备提供自动保护，保证了用电设备的正常运行。

2、本发明提供的三相五线制谐波保护器滤波范围宽，对各种频段的高频谐波都有很强的仰制和消除能力。（此处请补充具体频段数值，用以说明具体滤波范围）

3、本发明选用的电抗器全部为高品质低损耗超微晶磁环材料铜线绕制的高频电抗器，其自身损耗低，工作效率高，对高频信号的通过具有明显效果。

4、本发明提供的三相五线制谐波保护器无源并联在用电设备前端，安装简便、运行可靠。

附图说明

图1是本发明三相五线制谐波保护器结构示意图。

附图标记如下：A-电源A相线，B-电源B相线，C-电源C相线，N-工作零线，RVa-第一压敏电阻，RVb-第二压敏电阻，RVc-第三压敏电阻，GDT-气体放电管，Ca1-第一电容器，Cb1-第二电容器，Cc1-第三电容器，La-第一电抗器，Lb-第二电抗器，Lc-第三电抗器，Ca2-第四电容器，Cb2-第五电容器，Cc2-第六电容器，FUa-第一熔断器，FUb-第二熔断器，FUc-第三熔断器，PE-保护零线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明三相五线制谐波保护器结构示意图。如图1所示，本发明公开的三相五线制谐波保护器。本发明使用了浪涌保护电路及高频滤波电路，浪涌保护电路包括了熔断器、压敏电阻及气体放电管；滤波电路包括了电抗器及两种电容。

图1所示电路中A、B、C三相线的压敏电阻RVa、RVb、RVc分别与放电管GDT串联接保护零线PE，组成浪涌保护电路，（三相电路共用一个气体放电管，放电管工作电压为800V）。该电路可避免电源超出正常工作电压的瞬间过电压对用电设备造成的影响，瞬时滤除电源中的尖峰及浪涌。

图1所示电路中A、B、C三相的电抗器La、Lb、Lc分别与三相的电容器Ca1、Cb1、Cc1串联接工作零线N，电容Ca2、Cb2、Cc2接地，共同组成了高频滤波电路，该电路可吸收高于特定频率的电信号，衰减高于该频率的谐波干扰。

图1所示电路中A、B、C三相电路中包含熔断器FUa、FUb、FUc，分别连接系统电源A、B、C三相线，熔断器可为电路提供过流保护，以免装置过流使装置内部的元器件损坏。

具体地，本发明一种三相五线制谐波保护器，包括采用了航空铝型材的壳体和安装在壳体内的谐波保护电路，谐波保护电路包括浪涌保护电路和高频滤波电路，浪涌保护电路由A相、B相、C相浪涌保护电路组成，高频滤波电路由A相、B相、C相高频滤波电路组成；

A相浪涌保护电路包括第一熔断器FUa、第一压敏电阻RVa和气体放电管GDT，A相高频滤波电路包括第一电抗器La、第一电容器Ca1和第四电容器Ca2；第一熔断器FUa一端接入系统电源A相线，另一端分别连接第一压敏电阻RVa、第一电抗器La和第四电容器Ca2；第一压敏电阻RVa另一端与气体放电管GDT串联后接保护零线PE，第一电抗器（La）另一端串联第一电容器（Ca1）后与连接工作零线N；第四电容器（Ca2）另一端接保护零线PE；工作零线N也称中线或中性线，是三相电路的公共回线。保护零线PE也称地线。中性线能保证三相负载成为三个互不影响的独立回路；不论各相负载是否平衡，各相负载均可承受对称的相电压：即便一相发生故障，也可保证其它两相正常工作。

B相浪涌保护单元电路由第二熔断器（FUb）、第二压敏电阻（RVb）和气体放电管（GDT）组成，B相高频滤波电路包括第二电抗器（Lb）、第二电容器（Cb1）和第五电容器（Cb2）；第二熔断器（FUb）一端接入系统电源B相线，另一端分别连接第二压敏电阻（RVb）、第二电抗器（Lb）和第五电容器（Cb2）；第二压敏电阻（RVb）另一端与气体放电管（GDT）串联后接保护零线PE，第二电抗器（Lb）另一端串联第二电容器（Cb1）后与工作零线N连接；第五电容器（Cb2）另一端接保护零线PE；

C相浪涌保护电路由第三熔断器（FUc）、第三压敏电阻（RVc）和气体放电管（GDT）组成，C相高频滤波电路包括第三电抗器（Lc）、第三电容器（Cc1）和第六电容器（Cc2）；第三熔断器（FUc）一端接入系统电源C相中，另一端分别连接第三压敏电阻（RVc）、第三电抗器（Lc）和第六电容器（Cc2）；第三压敏电阻（RVc）另一端与气体放电管（GDT）串联后接保护零线PE，第三电抗器（Lc）另一端串联第二电容器（Cc1）后与工作零线N连接；第六电容器（Cc2）另一端接保护零线PE。

第一电抗器（La）、第二电抗器（Lb）和第三电抗器（Lc）皆由超微晶磁环材料铜线绕制而成，其自身损耗低，工作效率高，对高频信号的通过具有明显效果。薄膜电容（FilmCapacitor）器又称塑料薄膜电容（PlasticFilmCapacitor），其以塑料薄膜为电介质。薄膜电容器因具有无极性，绝缘阻抗高，频率特性优异(频率响应宽广)，而且介质损失很小等多种优良特性，因此本发明中的第一电容器（Ca1）、第二电容器（Cb1）、第三电容器（Cc1）、第四电容器（Ca2）、第五电容器（Cb2）、第六电容器（Cc2）皆采用薄膜电容器。

本发明提供的三相五线制谐波保护器滤波范围宽（例如电抗La为5uH的情况下，电容Ca1为0.5uF，电容Ca2为0.47uF这时的滤波范围1KHz～20MHz，此时电容Ca1、电感La等允许在上述值的正负5%范围内波动），对各种频段的高频谐波都有很强的仰制和消除能力。

本发明的电路连接方式：本发明提供的三相五线制谐波保护器无源并联在用电设备前端，安装简便、运行可靠。选用型号为RVVP-2.5，即带屏蔽层2.5m2的导线多股铜导线分别连接于A、B、C、N以及地线标志上，导线长度视实际情况而定，但要尽可能的短。

综上所述，根据以上电路的特点，将本发明并联在三相五线制的系统电源中，可以大幅度衰减电源中的高频谐波信号及高频噪声干扰，净化电源，提高用电质量，保护用电设备。以上结合具体实施例对本发明所进行的详细介绍。需要表明，实施例的说明目的在于便于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims

1.一种三相五线制谐波保护器，包括壳体和安装在壳体内的谐波保护电路，其特征在于，所述谐波保护电路包括浪涌保护电路和高频滤波电路，所述浪涌保护电路包括A相、B相、C相浪涌保护电路，所述高频滤波电路包括A相、B相、C相高频滤波电路；

2.根据权利要求1所述的三相五线制谐波保护器，其特征在于，所述第一电抗器（La）、第二电抗器（Lb）和第三电抗器（Lc）皆由超微晶磁环材料铜线绕制而成。

3.根据权利要求1所述的三相五线制谐波保护器，其特征在于，所述第一电容器（Ca1）、第二电容器（Cb1）、第三电容器（Cc1）、第四电容器（Ca2）、第五电容器（Cb2）、第六电容器（Cc2）皆为薄膜电容器。