CN109494744A - 一种谐波治理系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谐波治理系统，应用于变压器的三相电路中，包括：滤波电路，所述滤波电路同时与零线和所述三相电路中的三个相线电性连接，所述滤波电路用于消除所述三相电路中的谐波；安全电路，用于过滤三次谐波零序电流，对变压器降温。采用滤波电路能消除三次谐波，安全电路能消除谐波零序电流，同时对变压器降温。本发明还公开了一种采用上述谐波治理系统的装置。

Description

一种谐波治理系统及装置

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种谐波治理系统及装置。

背景技术

随着科技的发展，电能已成为生活中的必须能源，通过变压器等电力系统保证居民用电。

在电力系统中，如三相系统，电子产品会产生大量的谐波，导致电网谐波污染，引发变压器过热、配电系统不稳定等安全隐患，其中三次谐波的影响尤为严重。目前，多采用在电路中设置滤波电路，该滤波电路会产生容性滤波来去除三次谐波，达到治理谐波的目的，其中滤波电路由电抗器和电容器组成。

现有的谐波治理系统能只能单纯的去除谐波，无法处理三相电路中的其他不稳定因素，如谐波零序电流、三相变压器过热等。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种能阻止不平衡三次谐波零序电流并能对变压器降温的谐波治理系统。

一种谐波治理系统，应用于变压器的三相电路中，包括：

滤波电路，所述滤波电路同时与零线和所述三相电路中的三个相线电性连接，所述滤波电路用于消除所述三相电路中的谐波；

安全电路，用于过滤谐波零序电流，对变压器降温。

根据本发明提出的谐波治理系统，采用滤波电路能消除谐波，安全电路能阻止谐波零序电流，同时对变压器降温。

另外，根据本发明提供的谐波治理系统，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述滤波电路上设有若干电抗器，所述电抗器平均分配并分别接入所述三相电路中三个相线中，接入同一相线中的电抗器组成滤波子电路，电抗器的数量可选择3个、6个、9个等以3为倍数的任意数量。

进一步地，所述滤波电路包括第一相电抗器、第二相电抗器、第三相电抗器、第一零序电抗器、第二零序电抗器和第三零序电抗器，所述第一相电抗器、第二相电抗器和第三相电抗器分别连接所述三相电路中的三个相线，所述第一零序电抗器、第二零序电抗器和第三零序电抗器朝向所述零线的末端依次连接所述零线，所述第一相电抗器连接所述第二零序电抗器，所述第二相电抗器连接所述第三零序电抗器，所述第三相电抗器连接所述第一零序电抗器，以此组成曲折接线，降低零序阻抗，使谐波电流之间相互抵消。

进一步地，所述滤波子电路的电抗器绕组为相反绕组，同一滤波子电路中的电抗器会产生反极性相互抵消的磁通，提供了三次谐波的低阻抗回路。

进一步地，所述安全电路包括阻波器和降温组件，所述阻波器和所述降温组件均连接所述变压器，所述阻波器用于过滤谐波零序电流，所述降温组件用于对变压器降温，该降温组件也直接利用主电路中的电流。

进一步地，所述阻波器包括电感器和电容器，所述电感器和所述电容器并联，该结构能有效阻止三次谐波电流，防止三次谐波零序电流流入电网。

进一步地，所述降温组件包括可变电阻和制冷机，所述可变电阻和所述制冷机并联，所述制冷机用于对电流进行分流，并对所述变压器进行降温，可变电阻能形成一定阻抗，使部分电流能流入制冷机使其工作，并可通过可变电阻调节制冷机的分流大小，制冷机还可连接一个安全电阻，防止制冷机两端的电压高于其额定电压。

进一步地，所述制冷机与控制开关串联，所述控制开关用于控制所述制冷机的通断，当无需对变压器进行制冷时，可关闭制冷机。

进一步地，所述控制开关包括：

检测模块，用于检测变压器的实际电流；

存储模块，用于存储用户输入的电流上限值；

控制模块，当变压器的实际电流大于所述电流上限值时，控制开关闭合，否者控制开关断开。

检测模块可以理解为设置在三相变压器主电路上的电流表。

本发明的另一个目的在于提出一种采用上述谐波治理系统的装置。

本发明的有益效果至少包括：

（1）滤波电路中采用曲折接线，且滤波子电路中采用两个异性反极性的电抗器，能提供三次谐波低阻抗回路，有效去除三次谐波；

（2）阻波器能防止三次谐波零序电流对电网的污染，降温组件中的可变电阻能使部分电流流入制冷机中，能并能通过改变可变电阻的电阻调节流入的电流大小，使制冷机工作；

（3）控制模块可实时控制制冷机的工作状态，防止制冷机额外影响变压器的正常工作。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明第一实施例的谐波治理系统的结构框图；

图2是图1中谐波治理系统的电路连接示意图；

图3是图2中滤波电路的向量图；

图4是图2中阻波器的电路连接示意图；

图5是图2中降温组件的电路连接示意图；

图6是图5中控制开关的模块结构框图；

图中：1-滤波电路，11-第一相电抗器，12-第二相电抗器，13-第三相电抗器，14-第一零序电抗器，15-第二零序电抗器，16-第三零序电抗器，2-安全电路，21-阻波器，211-电感器，212-电容器，22-降温组件，221-可变电阻，222-制冷机，223-控制开关，2231-检测模块，2232-存储模块，2233-控制模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1和图2，本发明的第一实施例提出一种谐波治理系统，应用于变压器的三相电路中，包括：

滤波电路1，所述滤波电路1同时与零线和所述三相电路中的三个相线电性连接，所述滤波电路用于消除所述三相电路中的谐波；

安全电路2，用于过滤谐波零序电流，对变压器降温。

本发明的优势在于，采用滤波电路1能消除谐波，安全电路2能阻止谐波零序电流，同时对变压器降温。

需要指出的是，所述滤波电路1上设有若干电抗器，所述电抗器平均分配并分别接入所述三相电路中三个相线中，接入同一相线中的电抗器组成滤波子电路，电抗器的数量可以为3个、6个、9个等以3为倍数的任意数量。

可以理解的是，当电抗器数量为3个时，电抗器会分别接入一个相线中，此时1个电抗器即形成滤波子电路。

在本实施例中，电抗器的数量优选为6个。

具体的，所述滤波电路1包括第一相电抗器11、第二相电抗器12、第三相电抗器13、第一零序电抗器14、第二零序电抗器15和第三零序电抗器16，所述第一相电抗器11、第二相电抗器12和第三相电抗器13分别连接所述三相电路中的三个相线，所述第一零序电抗器14、第二零序电抗器15和第三零序电抗器16朝向所述零线的末端依次连接所述零线，所述第一相电抗器11连接所述第二零序电抗器15，所述第二相电抗器12连接所述第三零序电抗器16，所述第三相电抗器13连接所述第一零序电抗器14，同一相线中的电抗器组成滤波子电路，如AA’、BB’和CC’电路。

请参阅图3，以上结构形成曲折接线，降低了零序阻抗，同时，其各滤波子电路中的谐波向量相互作用产生抵消，从而实现谐波的去除。

优选的，所述滤波子电路的电抗器绕组为相反绕组，在电抗器曲折接线的基础上，同一滤波子电路中的电抗器会产生反极性相互抵消的磁通，提供了三次谐波的低阻抗回路。

具体的，所述安全电路2包括阻波器21和降温组件22，所述阻波器21和所述降温组件22均连接所述变压器，所述阻波器21用于过滤三次谐波零序电流，所述降温组件22用于对变压器降温，该降温组件22可直接利用主电路中的电流，即降温组件22可无需外接其他电源。

请参阅图4，更进一步地，所述阻波器21包括电感器211和电容器212，所述电感器211和所述电容器212并联，由于三次谐波谐振频率为150Hz，该结构能对其产生高阻抗特性，有效阻止高频电流，防止三次谐波零序电流流入电网。

请参阅图5，另外，所述降温组件22包括可变电阻221和制冷机222，所述可变电阻221和所述制冷机222并联，所述制冷机222用于对电流进行分流，并对所述变压器进行降温，可变电阻221能形成一定阻抗，使部分电流能流入制冷机222使其工作，并可通过可变电阻221调节制冷机222的分流大小，制冷机222还可连接一个安全电阻，防止制冷机222两端的电压高于其额定电压使其损坏，确保制冷机222的正常工作。若将可变电阻221替换为一根导线则会导致制冷机222短路，无论进行任何调节制冷机222都不会工作。

为了便于控制制冷机222的工作状态，所述制冷机222与控制开关223串联，所述控制开关223用于控制所述制冷机222的通断，当无需对变压器进行制冷时，可关闭制冷机222。

请参阅图6，具体的，在控制系统方面，所述控制开关223包括：

检测模块2231，用于检测变压器的实际电流；

存储模块2232，用于存储用户输入的电流上限值；

控制模块2233，当变压器的实际电流大于所述电流上限值时，控制开关闭合，否者控制开关断开。

在本实施例中，检测模块2231可以理解为设置在三相变压器主电路上的电流表。

通过以上模块能实时对制冷机222的工作状态进行控制。

另外，在其他实施例中，还可利用控制模块2233控制可变电阻221的电阻大小，以使其适应制冷机222的电流需求。

本发明的第二实施例提出一种谐波治理装置，该谐波治理装置至少包括第一实施例中的谐波治理系统。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种谐波治理系统，应用于变压器的三相电路中，其特征在于，包括：

滤波电路，所述滤波电路同时与零线和所述三相电路中的三个相线电性连接，所述滤波电路用于消除所述三相电路中的谐波；

安全电路，用于过滤谐波零序电流，对变压器降温。

2.根据权利要求1所述的谐波治理系统，其特征在于，所述滤波电路上设有若干电抗器，所述电抗器平均分配并分别接入所述三相电路中三个相线中，接入同一相线中的电抗器组成滤波子电路。

3.根据权利要求1所述的谐波治理系统，其特征在于，所述滤波电路包括第一相电抗器、第二相电抗器、第三相电抗器、第一零序电抗器、第二零序电抗器和第三零序电抗器，所述第一相电抗器、第二相电抗器和第三相电抗器分别连接所述三相电路中的三个相线，所述第一零序电抗器、第二零序电抗器和第三零序电抗器朝向所述零线的末端依次连接所述零线，所述第一相电抗器连接所述第二零序电抗器，所述第二相电抗器连接所述第三零序电抗器，所述第三相电抗器连接所述第一零序电抗器，以此组成曲折接线。

4.根据权利要求3所述的电抗器谐波治理系统，其特征在于，所述滤波子电路的电抗器绕组为相反绕组。

5.根据权利要求1所述的谐波治理系统，其特征在于，所述安全电路包括阻波器和降温组件，所述阻波器和所述降温组件均连接所述变压器，所述阻波器用于过滤三次谐波零序电流，所述降温组件用于对变压器降温。

6.根据权利要求5所述的谐波治理系统，其特征在于，所述阻波器包括电感器和电容器，所述电感器和所述电容器并联。

7.根据权利要求5所述的谐波治理系统，其特征在于，所述降温组件包括可变电阻和制冷机，所述可变电阻和所述制冷机并联，所述制冷机用于对电流进行分流，并对所述变压器进行降温。

8.根据权利要求7所述的谐波治理系统，其特征在于，所述制冷机与控制开关串联，所述控制开关用于控制所述制冷机的通断。

9.根据权利要求8所述的谐波治理系统，其特征在于，所述控制开关包括：

检测模块，用于检测变压器的实际电流；

存储模块，用于存储用户输入的电流上限值；

控制模块，当变压器的实际电流大于所述电流上限值时，控制开关闭合，否者控制开关断开。

10.一种谐波治理装置，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的谐波治理系统。