CN203135441U - 配网电能质量优化综合装置 - Google Patents

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唐如意
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李翀
杨硕
廖建翔
周卫雨
赵铭
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Abstract

本实用新型涉及一种配网电能质量优化综合装置，包括中央控制单元、电流电压采样单元、零序补偿单元、负序补偿单元和用于过滤谐波的谐波治理单元，谐波治理单元设有三组LC滤波电路，三组LC滤波电路的输入端分别与三相电压线相连，每组LC滤波电路包括相连的电抗器和电容器；所述零序补偿单元内设有曲折变压器TR和阻抗动态调节单元；所述负序补偿单元包括三组分组投切补偿电容器，三组分组投切补偿电容器分别串接在三相电压线中的其中两相电压线中。本实用新型能有效地改善三相负荷不平衡所引起的电能损耗和设备磨损，有效地抑制电网中存在的零序电流分量和负序电流分量，过滤低次谐波，具有补偿效果更好、维护方便、使用寿命长和可靠性高的特点。

Description

配网电能质量优化综合装置
技术领域
本实用新型涉及电力低压配电网技术领域，尤其涉及一种配网电能质量优化综合装置。
背景技术
目前国内低压配电网的电能质量问题主要有无功、谐波、三相不平衡和闪变四个方面。特别是三相不平衡问题，是困扰着供电单位的主要问题之一。因低压电网大多是经10/0.4kV变压器降压后，以三相四线制向用户供电，是三相生产用电与单相负载混合用电的供电网络。在装接单相用户时，供电部门原则上应该将单相负载均衡地分接在A、B、C三相上，但在实际工作及运行中，由于单相用户不可控的增容、大功率单相负载的接入以及单相负载用电的不同时性等因素，都造成了三相负载的不平衡。随着电网规模的不断扩大，用户的不断增加，造成电网三相不平衡越来越严重，直接危害到系统的安全运行,产生的负序电压和负序电流将导致旋转电机发热和振动、变压器漏磁增加和局部过热、电网线损增大及各种保护和自动装置误动等。因此，保持三相四线系统负荷侧电流、电压平衡是降低电能损耗、提高电能质量的关键。
另外，随着国内节能减排压力的增加，各种民用节能产品层出不穷，但这些产品都是非阻性负载，如节能灯、电磁炉、变频空调等电器会产生较大的谐波，这些产品在为节能减排做出贡献的同时也会增加供电网络的线路损耗，严重时甚至会影响电网的安全可靠运行。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种有效补偿无功、有效抑制电网中存在的零序电流和负序电流、过滤低次谐波及促使三相负荷平衡的配网电能质量优化综合装置。
为解决上述问题，本实用新型的技术方案是：
一种配网电能质量优化综合装置，包括中央控制单元及分别与中央控制单元相连的电流电压采样单元、零序补偿单元和负序补偿单元，零序补偿单元分别与三相电压线和中性线相连，电流电压采样单元和负序补偿单元分别与三相电压线相连，所述综合装置还包括用于过滤谐波的谐波治理单元，谐波治理单元设有三组LC滤波电路，三组LC滤波电路的输入端分别与三相电压线相连，三组LC滤波电路的输出端与负载端中性线N2相连，每组LC滤波电路包括相连的电抗器和电容器；所述零序补偿单元内设有曲折变压器TR和阻抗动态调节单元，曲折变压器TR一次侧的三个输入端分别与三相电压线相连，曲折变压器TR二次侧的输出端与负载端中性线N2相连，阻抗动态调节单元串联在供电端中性线N1和负载端中性线N2之间；所述负序补偿单元包括用于分组投切补偿的三组分组投切补偿电容器，三组分组投切补偿电容器分别串接在三相电压线中的其中两相电压线中。
优选地，所述三组分组投切补偿电容器的输出端上分别连接有复合开关，各分组投切补偿电容器由多个电容器并联而成，复合开关用于控制分组投切补偿电容器内电容器的接入情况。
优选地，所述的阻抗动态调节单元包括交流接触器KM2和与交流接触器KM2并联的电抗器L1。
优选地，所述曲折变压器TR与三相电压线之间连接有第一接触器KM1，第一接触器KM1的线圈和辅助触点均与中央控制单元相连，第一接触器KM1辅助触点的另一端与交流接触器KM2的线圈相连，第一接触器KM1和交流接触器KM2的线圈另一端与中性线零线相连。
本实用新型的配网电能质量优化综合装置能有效地改善三相负荷不平衡所引起的电能损耗和设备磨损，有效地抑制电网中存在的零序电流分量和负序电流分量，过滤低次谐波，降低了供电过程中的无谓损耗，节约了能源，具有补偿效果更好、功耗更低、维护方便、使用寿命长和可靠性高的特点；本实用新型能在额定的功率情况下将功率因素补偿到0.95以上，将三相电流不平衡度提高到10%以内，将谐波控制在10%以内，电能使用率高，降低损耗，提高经济效益，减少成本，运行安全可靠，整个装置并联接入电网，安装方便，使用简单，适用于工矿、企业、交通运输部门、居民区等低压配电网。
附图说明
图1是本实用新型配网电能质量优化综合装置的局部电气原理图。
图2是本实用新型配网电能质量优化综合装置中接触器连接的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步详细说明本实用新型，但本实用新型的保护范围并不限于此。
参照图1，本实用新型的配网电能质量优化综合装置包括中央控制单元1及分别与中央控制单元1相连的电流电压采样单元2、零序补偿单元3、负序补偿单元4和谐波治理单元5。零序补偿单元3和谐波治理单元5均分别与三相电压线和中性线相连，电流电压采样单元2和负序补偿单元4分别与三相电压线相连。
所述电流电压采样单元2包括用于电流信号采集的电流互感器CT1-5和用于电压信号采集的电压互感器PT6-8，电流互感器CT1-5分别为设置在A相上的电流互感器CT1、B相上的电流互感器CT2、C相上的电流互感器CT3、供电端中性线N1上的电流互感器CT4和负载端中性线N2上的电流互感器CT5；电压互感器PT6-8分别为设置在A相上的电压互感器PT6、B相上的电压互感器PT7、C相上的电压互感器PT8，电流电压采样单元与中央控制单元1相连。谐波治理单元5设有三组LC滤波电路，三组LC滤波电路的输入端分别与三相电压线相连，三组LC滤波电路的输出端与负载端中性线N2相连，每组LC滤波电路包括相连的电抗器和电容器。
所述负序补偿单元4包括用于分组投切补偿的三组分组投切补偿电容器，三组分组投切补偿电容器分别串接在三相电压线中的其中两相电压线中。三组分组投切补偿电容器的输出端上分别连接有复合开关，复合开关用于控制分组投切补偿电容器内电容器的接入情况。零序补偿单元4包括复合开关FK1、A相分组投切补偿智能电容器C1、复合开关FK2、B相分组投切补偿智能电容器C2、复合开关FK3和C相分组投切补偿智能电容器C3，电容器C1、电容器C2和电容器C3分别由一组交流电容器并联而成，可根据负载的大小来确定各相补偿电容器中并联交流电容器的个数及参数。
所述零序补偿单元3由曲折变压器TR和阻抗动态调节单元301组成，阻抗动态调节单元301与中央控制单元1相连。曲折变压器TR一次侧的三个输入端分别与低压配电网中的三相线相连，曲折变压器TR二次侧的输出端与负载端中性线N2相连。阻抗动态调节单元301包括交流接触器KM2和与交流接触器KM2并联的电抗器L1，阻抗动态调节单元301串联在供电端中性线N1和负载端中性线N2之间。曲折变压器TR为原、副边绕组匝数相同的三相绕组变压器，即曲折变压器TR的变比设置为1:1，这样可以使在原边输入的电流与副边感应的输出电流相同，即流入曲折变压器TR原边的电流幅值相等、相位相同，所以变压器对零序电流是阻抗值很低的通路。利用此原理，将曲折变压器并联接入系统中，可使零序电流经过曲折变压器而不再通过中性线。
参照图2，所述曲折变压器TR与三相电压线之间连接有第一接触器KM1，第一接触器KM1具有主接触点、线圈QC1和辅助触点QB1，相应的，第二接触器KM2具有主接触点、线圈QC2和辅助触点QB2。第一接触器KM1和第二接触器KM2的主接触点用于连接或断开三相电压线与对应的器件，各主接触点和辅助触点均为常开触点。第一接触器KM1的线圈QC1和辅助触点QB1分别与中央控制单元1相连，线圈QC1的另一接线端与负载端中性线N2相连，辅助触点QB1的另一接线端与第二接触器KM2的线圈QC2相连，线圈QC2的另一端与负载端中性线N2相连。第一接触器KM1和第二接触器KM2串联形成控制回路，使第一接触器KM1和第二接触器KM2互相牵制，避免了因失误导致设备损坏或误工作。
在三相线与零序补偿单元3之间依次连接有总电源开关K1、防雷装置MOV、缺相保护器QX和第一接触器KM1，供电端中性线N1和负载端中性线N2上设有零线开关K2，总电源开关K1、防雷装置MOV、缺相保护器QX、第一接触器KM1和零线开关K2分别与中央控制单元1相连。缺相保护器QX主要对三相电压过压、欠压、缺相、相序错进行检测，防雷装置MOV对该装置及负载侧进行防雷保护功能。工作时，合上总电源开关K1和零线开关K2，给装置上电，缺相保护器QX检测三相电压是否正常，三相电压正常,中央控制单元1得电，主程序开始自检，第一接触器KM1吸合，即第一接触器KM1的线圈QC1通电，使主接触点闭合，辅助触点QB1联动闭合，此时第二接触器KM2方可闭合，若第一接触器KM1的线圈QC1未通电，第二接触器KM2的主接触点也无法闭合，如此形成互锁。第一接触器KM1和第二接触器KM2吸合后，启动指示灯亮,装置开始正常工作。经CT1-5采样的电流信号、经PT6-8采样的电压信号送入中央控制单元1，经过程序处理后求出负序、零序补偿量，控制各智能电容器与阻抗动态调节单元301，实现对负序、零序的自动补偿。
上述说明中，凡未加特别说明的，均采用现有技术中的技术手段。

Claims (4)

1.一种配网电能质量优化综合装置，包括中央控制单元（1）及分别与中央控制单元（1）相连的电流电压采样单元（2）、零序补偿单元（3）和负序补偿单元（4），零序补偿单元（3）分别与三相电压线和中性线相连，电流电压采样单元（2）和负序补偿单元（4）分别与三相电压线相连，其特征在于，所述综合装置还包括用于过滤谐波的谐波治理单元（5），谐波治理单元（5）设有三组LC滤波电路，三组LC滤波电路的输入端分别与三相电压线相连，三组LC滤波电路的输出端与负载端中性线N2相连，每组LC滤波电路包括相连的电抗器和电容器；
所述零序补偿单元（3）内设有曲折变压器TR和阻抗动态调节单元（301），曲折变压器TR一次侧的三个输入端分别与三相电压线相连，曲折变压器TR二次侧的输出端与负载端中性线N2相连，阻抗动态调节单元（301）串联在供电端中性线N1和负载端中性线N2之间；所述负序补偿单元（4）包括用于分组投切补偿的三组分组投切补偿电容器，三组分组投切补偿电容器分别串接在三相电压线中的其中两相电压线中。
2.根据权利要求1所述的配网电能质量优化综合装置，其特征在于，所述三组分组投切补偿电容器的输出端上分别连接有复合开关，各分组投切补偿电容器由多个电容器并联而成，复合开关用于控制分组投切补偿电容器内电容器的接入情况。
3.根据权利要求1所述的配网电能质量优化综合装置，其特征在于，所述的阻抗动态调节单元（301）包括交流接触器KM2和与交流接触器KM2并联的电抗器L1。
4.根据权利要求3所述的配网电能质量优化综合装置，其特征在于，所述曲折变压器TR与三相电压线之间连接有第一接触器KM1，第一接触器KM1的线圈和辅助触点均与中央控制单元（1）相连，第一接触器KM1辅助触点的另一端与交流接触器KM2的线圈相连，第一接触器KM1和交流接触器KM2的线圈另一端与中性线零线相连。
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