CN104242326A - 三相负荷平衡器 - Google Patents

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Abstract

三相负荷平衡器，由变频电源、开关、控制器组成，控制器是接受台区监控主机命令并且控制变频电源和开关，变频电源可以产生不同频率的220V的交流电，产生的交流电作为负载转移的过渡电源。本发明以变频电源作为缓冲，实现了负荷在三相间的动态切换，对电网没有冲击，对用电设备没有任何影响，可以有效解决低压电网三相不平衡问题。

Description

三相负荷平衡器
技术领域
本发明具体涉及一种三相负荷平衡器。
背景技术
三相不平衡是指在电力系统中三相电流(或电压)幅值不一致，且幅值差超过规定范围。在三相负载平衡的情况下，三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+Ic＝0，零线电流等于零。但是在三相负载不平衡时，三相电流的向量和并不等于零，即Ia+Ib+Ic＝IN≠0，三相四线制中的零线电流不为零。在低压三相四线制的城市居民和农网供电系统中，由于用电户多为单相负荷或单相和三相负荷混用，并且负荷大小不同和用电时间的不同。所以，电网中三相间的不平衡电流是客观存在的，并且这种用电不平衡状况无规律性，也无法事先预知。对于三相不平衡电流，电力部门除了尽量合理地分配负荷之外几乎没有什么行之有效的解决办法。
电网中的不平衡电流会增加线路及变压器的铜损，还会增加变压器的铁损，降低变压器的出力甚至会影响变压器的安全运行。
由不对称负载引起的电网三相电压不平衡有以下解决办法：1、将不对称负荷分散接在不同的供电点，以减少集中连接造成不平衡度严重超标的问题；2、使用交叉换相等办法使不对称负荷合理分配到各相，尽量使其平衡化；3、加大负荷接入点的短路容量，如改变网络或提高供电电压级别提高系统承受不平衡负荷的能力；4、装设平衡装置。
现在常见的解决办法是对电网进行无功功率补偿。无功补偿的原理：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功补偿的原理。无功补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。但是无功功率补偿的办法仍然有很多问题：电容器损坏频繁；电容器外熔断器在投切电容器组及运行中常发生熔断；电容器组经常投入使用率低。
电容器损坏主要原因由于在选择电压等级时没有考虑谐波背景的影响，造成所选择的电压等级偏低，长期运行电容器将容易损坏。电容器外熔断器经常发生熔断，主要是合闸涌流对熔断器的冲击或者熔断器额定电流的选择偏小造成的，或是不同电抗率组别的电容器组投切顺序不当所致。电容器投入使用率低主要是由于在电容器容量选择及分配不当造成的。
虽然对于三相不平衡的问题有了很多的研究，但是现在仍然没有完美的解决问题的方案。这主要是因为负载不平衡是不确定的，导致三相电流不确定，所以在进行补偿的方法比较复杂，效果也不完美。本发明采取新的思维方法进行三相不平衡负载的调整，使得三相电流保持平衡。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供负载平衡器，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
采用分布式布局，由变压器输出端的台区监控主机及安装于线路分支点的三相负荷平衡器组成。
台区监控主机监测变压器各相负荷总电流及各负荷平衡器所在相线及电流，向电流值较大相线上的部分负荷平衡器发出换相指令，使之切换到电流较小的相线上，使得变压器输出级出力均衡。
三相负荷平衡器切换过程：
假如由A相切换到B相，接收到换相指令后，变频电源启动，输出与A相幅值、频率、相位相同的正弦波，与A相线并接，断开A相相线后电源单独带动负载开始变频，电源输出与B相线同步后再B相并接，断开电源输出，切换完成。
三相负荷平衡器是本系统的核心部分，由变频电源、开关、控制器组成，控制器是接受台区监控主机命令并且控制变频电源和开关，变频电源可以产生不同频率的220V的交流电，产生的交流电作为负载转移的过渡电源。开关是用来连接用户负载和电源的，负载借由开关的导通接到不同的电源上，这样才能实现负载在三相电不同相上的转移。
有益效果：
本发明以变频电源作为缓冲，实现了负荷在三相间的动态切换，对电网没有冲击，对用电设备没有任何影响，可以有效解决低压电网三相不平衡问题。
附图说明
图1本发明的系统组成框图；
图2本发明中最重要的负荷平衡器的组成框图。
具体实施方式
为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1、图2所示，三相负荷平衡器，控制中心(1)进行整个地区的电网检测，检测三相电的不平衡，台区监控主机(2)进行本地区的三相电的电流检测，然后讲数据反馈给控制中心(1)；控制中心(1)将得到数据进行计算，得到负载调整解决方案，然后将方案通知到各个台区监控主机(2)；台区监控主机(2)得到负载调整解决方案后，将控制本区域的负荷平衡器(3)按照调节方案进行负载调整。调整完毕后再有控制中心(1)和台区监控主机(2)进行三相电流的检测，判断调整的效果，若效果不能达到要求，就进行再一次的调整，直到地区的三相电的零序电流达到最小。负荷平衡器(3)进行负载调整的过程是：首先假设用户负载(17)是接在三相电的A相(4)，即切换开关A(9)和切换开关N(14)是闭合的，其他开关是断开的。当负荷平衡器(3)得到台区监控主机(2)的命令，比如将负载调整到B相上，变频电源(8)先产生220V/50Hz相位与A相电相同的交流电，然后切换过渡开关L(12)和切换过渡开关N(13)闭合，即变频电源产生和A相电相同的电源后与A相并联。之后切换开关A(9)和切换开关N(14)断开，这样用户负载(17)仅由变频电源(8)提供电能。之后变频电源(8)开始变频。由于频率不等于50Hz，则变频电源(8)产生的交流电的相位相对A相开始移动。当变频电源(8)产生的交流电的相位等于B相时，变频电源(8)再次变频，产生220V/50Hz相位与B相电相同的交流电。然后切换开关B(10)和切换开关N(14)闭合，即变频电源(8)产生的电源与B相电并联。最后切换过渡开关L(12)和切换过渡开关N(13)断开，变频电源(8)停止工作。这样用户负载(17)就从A相上转移到了B相。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.三相负荷平衡器，其特征在于，由变频电源、开关、控制器组成，控制器是接受台区监控主机命令并且控制变频电源和开关，变频电源可以产生不同频率的220V的交流电，产生的交流电作为负载转移的过渡电源。
2.根据权利要求1所述三相负荷平衡器，其特征在于，开关是用来连接用户负载和电源的，负载借由开关的导通接到不同的电源上。
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