CN203444905U - 零序滤波节电器 - Google Patents

零序滤波节电器 Download PDF

Info

Publication number
CN203444905U
CN203444905U CN201320410456.6U CN201320410456U CN203444905U CN 203444905 U CN203444905 U CN 203444905U CN 201320410456 U CN201320410456 U CN 201320410456U CN 203444905 U CN203444905 U CN 203444905U
Authority
CN
China
Prior art keywords
winding
tail end
iron core
head end
zero
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201320410456.6U
Other languages
English (en)
Inventor
刘飞
莫青
付念先
喻明江
王园园
祝亚峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Wuhan NARI Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Wuhan NARI Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, Wuhan NARI Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201320410456.6U priority Critical patent/CN203444905U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN203444905U publication Critical patent/CN203444905U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

本实用新型涉及零序滤波节电器，采用三个铁芯柱组合，三个铁芯柱所安放的空间位置互差120°，呈“品”字型结构；铁芯柱上绕有绕组，分别为绕组A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3；绕组A3、B3、C3为逆时针绕制，其余绕组为顺时针绕制；绕组A2的首端与绕组A1的尾端相连，绕组A2的尾端与绕组B3的尾端相连；绕组B2的首端与绕组B1的尾端相连，绕组B2尾端与绕组C3的尾端相连；绕组C2首端与绕组C1的尾端相连，绕组C2尾端与绕组A3的尾端相连；绕组A1、绕组B1、绕组C1的首端分别与对应的三相电源线连接，绕组A1、绕组B1、绕组C1的尾端作为输出端，与负载系统的配连；绕组A3、绕组B3、绕组C3的首端共接入负载系统的中性线。

Description

零序滤波节电器
技术领域
本实用新型涉及一种节电器，特别是零序滤波节电器，其是一种可适当降低电压、滤除负荷侧的零序基波与三倍频谐波电流的电力节电器。本发明属于低压电器范畴。
背景技术
据申请人所知，现有的三相四线制低压配电系统普遍存在电压偏高、三相负荷不平衡以及谐波污染的现象，这些现象会导致用电设备的损耗增加，并会在配电系统的中性线上产生发热损耗；此外，由于谐波造成的配电变压器的涡流损耗及杂散损耗也是客观存在的，从而使得用电效率下降。针对上述问题，通常采用节电器来提高用电效率，防止不应有的用电损耗。目前，市场上已出现了多种基于不同原理的节电器。
如中国专利文献公开的（专利号为200610112318.4）《一种基于曲折型接线自耦变压器的节电器》，其主要结构包括：主回路电抗线圈串联在高压线路中；自耦式抽头调压线圈与主回路电抗线圈并联，由转换开关控制接通不同的抽头改变主回路电抗线圈两端的电压；在同一变压铁芯上绕制有独立的平衡相位调整线圈。申请人经过研究发现，该发明虽能起到调节电压的作用，但对三相负荷不平衡和谐波的补偿能力不足。
再如中国专利文献公开的（专利号为200320116133.2）《节电器》，其是一种是三相或单相的节电器，采用了特殊绕法的扼流圈和滤波电容串联电路以及压敏电阻，其可以实现对输电线路进行无功补偿以提高运行效率，但也存在一定的缺陷，即对不平衡负载的补偿效果欠佳。
发明内容
本实用新型的目的是，针对上述现有技术存在的不足，进行改进，提出并研究零序滤波节电器，其是一种具有适当降低电压、平衡三相负荷和滤除三倍频谐波功能的零序滤波节电器。本实用新型在使用时接入三相四线制配电系统的负荷侧，通过本实用新型采用的实现适当降低电压、滤除零序基波和三倍频谐波电流的具体结构达到节电的效果。
本实用新型的技术解决方案是，采用三个铁芯柱组合，三个铁芯柱所安放的空间位置完全对称且空间角度互差120°，呈“品”字型结构设置；铁芯柱上绕有绕组，分别为绕组A1、绕组A2、绕组A3、绕组B1、绕组B2、组绕B3、绕组C1、绕组C2、绕组C3；绕组A1、绕组B1、绕组C1的匝数均为N1；绕组A2、绕组B2、绕组C2的匝数均为N2；绕组A3、绕组B3、绕组C3的匝数均为N3；其特征在于：绕组A3、绕组B3、绕组C3为逆时针绕制，其余绕组为顺时针绕制；绕组A2的首端与绕组A1的尾端相连，绕组A2的尾端与绕组B3的尾端相连；绕组B2的首端与绕组B1的尾端相连，绕组B2尾端与绕组C3的尾端相连；绕组C2首端与绕组C1的尾端相连，绕组C2尾端与绕组A3的尾端相连；绕组A1、绕组B1、绕组C1的首端分别与三相电源线中的一相电源线连接，绕组A1、绕组B1、绕组C1的尾端作为输出端，分别与负载系统的对应的输入端配连；绕组A3、绕组B3、绕组C3的首端共接入负载系统的中性线。
其特征在于，铁芯柱采用高导磁率铁芯。
其特征在于，每一个铁芯柱都绕有三个绕组。
其特征在于，铁芯柱上的绕组的匝数关系为：N1：N2在1：6至1：50之间，并且                                                
Figure 180111DEST_PATH_IMAGE001
。
其特征在于，高导磁率铁芯采用立体卷绕铁芯。
本实用新型的创新点在于，具备有适当降低电压的功能和能够滤除由于负载不平衡导致的零序基波电流以及三倍频谐波电流的功能，可有效解决三相四线制低压配电系统中普遍存在电压偏高、三相负荷不平衡以及谐波污染的问题，能够很好地提高用电效率。
本实用新型的优点是，设计合理、结构简单、运行可靠、维护方便、节电效果好，而且可显著减少由于系统侧电源存在零序电压分量所导致的零序电流，其适用于宾馆、酒店等多种场合使用，其节电可达到7%—10%左右的用电量。
附图说明
图1、本实用新型的基本结构示意图。
图2、本实用新型的基本结构的电原理图。
图3、本实用新型接入电力系统工作的电路图。
图4、本实用新型在三相正序电压下的矢量图。
图5、本实用新型接入电力系统工作的等效电路图。
图6、三相不平衡负载条件下，无本实用新型时的仿真结果示意图。
图7、三相不平衡负载条件下，有本实用新型时的仿真结果示意图。
图8、三相非线性负载条件下，无本实用新型时的仿真结果示意图。
图9、三相非线性负载条件下，有本实用新型时的仿真结果示意图。
图中的标注：N1为绕组A1、B1、C1的匝数； N2为绕组A2、B2、C2的匝数；N3为绕组A3、B3、C3的匝数；
Figure 358283DEST_PATH_IMAGE002
、、
Figure 722585DEST_PATH_IMAGE004
为本实用新型的输入侧的三相的相电压；
Figure 262020DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 204568DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 49027DEST_PATH_IMAGE007
分别为本实用新型输出侧的三相的相电压；、、
Figure 741149DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 666380DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 421846DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 483343DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 174219DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 586746DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 145903DEST_PATH_IMAGE016
分别为本实用新型内部各绕组的电压；
Figure 983278DEST_PATH_IMAGE017
为配电系统的等效阻抗；
Figure 172951DEST_PATH_IMAGE018
为配电系统的中性线等效阻抗。
具体实施方式
下面，根据附图，进一步描述本实用新型的实施例。
如图1、图2所示，本实用新型采用一组三个同样形状的铁芯柱，三个铁芯柱所安放的空间位置完全对称且空间角度互差120°，三个铁芯柱呈“品”字型结构设置。铁芯柱采用高导磁率铁芯。每一个铁芯柱上均绕制了三个绕组，分别为绕组A1、绕组A2、绕组A3，绕组B1、绕组B2、绕组B3，以及绕组C1、绕组C2、绕组C3。绕组A1、绕组B1、绕组C1的匝数相同，均为N1；绕组A2、绕组B2、绕组C2的匝数的匝数相同，均为N2；绕组A3、绕组B3、绕组C3的匝数的匝数相同，均为N3；绕组A3、绕组B3、绕组C3为逆时针绕制，其余绕组为顺时针绕制。其中，绕组A1、绕组B1、绕组C1的首端分别与三相电源线中的一相电源线连接，绕组A1、绕组B1、绕组C1的尾端作为输出端，分别配接负载系统的对应的输入端a、b、c。A2绕组首端与A1绕组的尾端相连，A2绕组的尾端与B3绕组尾端相连；B2绕组的首端与B1绕组的尾端相连，B2绕组的尾端与C3绕组的尾端相连；C2绕组首端与C1绕组的尾端相连，C2绕组的尾端与A3绕组的尾端相连；A3绕组、B3绕组、C3绕组的首端共接后再接入负载系统的中性线N（即零线）。铁芯柱上的三个绕组的匝数关系为：N1：N2在1：6至1：50之间，并且
Figure 603932DEST_PATH_IMAGE001
。高导磁率铁芯采用立体卷绕铁芯。
如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，本实用新型在额定电压380V的三相四线制配电系统中使用时，本实用新型的绕组A1、绕组B1、绕组C1的首端分别与三相电源线中的对应的一相电源线连接，绕组A1、绕组B1、绕组C1的尾端作为输出端分别配接负载系统所对应的输入端a、b、c，绕组A3、绕组B3、绕组C3的首端并接后再接入负载系统的中性线N（即零线）。
Figure 170043DEST_PATH_IMAGE017
为配电系统的等效阻抗，为配电系统的中性线等效阻抗。一方面，N1：N2在1：6至1：50之间的范围内可通过适当选择本实用新型的绕组的匝数N1和N2的比值，来降低过高的输入电压；另一方面，本实用新型的铁芯柱通过采用的高导磁率铁芯，由三个高导磁率铁芯构成的特殊的 “品”字型结构的磁路及绕组相互的接线，在电源和负载之间实现零序低阻通道，将不平衡负载产生的基波零序电流和三倍频高次谐波电流导入，避免其通过负载系统形成回路，消弱了负载系统侧的零序基波和谐波电流，从而达到减少负载系统相应损耗的效果。同时，本实用新型在负载系统侧提供了较大的零序阻抗，避免了由于系统侧电源存在零序电压分量而导致的零序电流过大。
本实用新型的具体工作原理如下：
1、降压：本实用新型接入负载系统，是充分考虑到正常情况下负载系统侧的电压
Figure 238810DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 157087DEST_PATH_IMAGE003
、基本上为正序矢量，据此作出本实用新型的输入、输出及内部各绕组的电压矢量合成图如图4所示，由此可见，输出电压、
Figure 902954DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 511790DEST_PATH_IMAGE007
都分别小于其输入电压
Figure 91807DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 633647DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 601603DEST_PATH_IMAGE004
，因此，其起到降低电源侧过高电压的作用。
2、滤除负荷侧的零序基波与三倍频谐波电流：
设
Figure 353527DEST_PATH_IMAGE019
为系统频率，
Figure 65131DEST_PATH_IMAGE020
为磁导；N1为绕组A1、B1、C1的匝数，N2为绕组A2、B2、C2的匝数；N3为绕组A3、绕组B3、绕组C3的匝数；而且，
Figure 461478DEST_PATH_IMAGE001
。
Figure 600335DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 590288DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 371162DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 356435DEST_PATH_IMAGE024
、、
Figure 902964DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure 487530DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure 327310DEST_PATH_IMAGE028
、
Figure 214494DEST_PATH_IMAGE029
分别为绕组A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3的电压，
Figure 38094DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 895191DEST_PATH_IMAGE031
、、
Figure 896831DEST_PATH_IMAGE033
、
Figure 473306DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 275040DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 823833DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 443033DEST_PATH_IMAGE037
、
Figure 710066DEST_PATH_IMAGE038
为相应绕组的电流；
Figure 66224DEST_PATH_IMAGE039
为绕组A1、B1、C1的电阻，为绕组A2、B2、C2的电阻，
Figure 259625DEST_PATH_IMAGE041
为绕组A3、B3、C3的电阻，因为绕组A2、B2、C2和绕组A3、B3、C3的匝数相同，即
Figure 420479DEST_PATH_IMAGE001
，故
Figure 688649DEST_PATH_IMAGE042
；同时令，
Figure 297671DEST_PATH_IMAGE044
，
Figure 804875DEST_PATH_IMAGE045
，运算子
Figure 752103DEST_PATH_IMAGE046
。
1）绕组A1电压零序分量
Figure 926732DEST_PATH_IMAGE047
的计算。
绕组A1、B1、C1的三相电压为：
Figure 416226DEST_PATH_IMAGE048
Figure 676306DEST_PATH_IMAGE049
整理成矩阵形式：
Figure 659623DEST_PATH_IMAGE051
根据三相相量对称分量法，转换成对称分量：
Figure 696849DEST_PATH_IMAGE052
   
 计算得：
Figure 913066DEST_PATH_IMAGE053
2）绕组A2电压零序分量
Figure 451364DEST_PATH_IMAGE054
的计算
绕组A2、B2、C2的三相电压为：
Figure 122014DEST_PATH_IMAGE057
整理成矩阵形式：
Figure 542631DEST_PATH_IMAGE058
根据三相相量对称分量法，转换成对称分量：
Figure 546359DEST_PATH_IMAGE059
计算得：
Figure 394229DEST_PATH_IMAGE060
3）绕组A3电压零序分量
Figure 476717DEST_PATH_IMAGE061
的计算
绕组A3、B3、C3的三相电压为：
Figure 232183DEST_PATH_IMAGE062
Figure 559260DEST_PATH_IMAGE063
Figure 250135DEST_PATH_IMAGE064
整理成矩阵形式：
Figure 662662DEST_PATH_IMAGE065
根据三相相量对称分量法，转换成对称分量：
Figure 956240DEST_PATH_IMAGE066
    计算得：
Figure 137823DEST_PATH_IMAGE067
得到本实用新型的零序电压表达式：
Figure 248867DEST_PATH_IMAGE068
Figure 679848DEST_PATH_IMAGE069
Figure 245959DEST_PATH_IMAGE070
结合上述式子，可由图3可简化得到本实用新型的等效电路如图5所示。图中
Figure 688573DEST_PATH_IMAGE017
为配电系统的等效阻抗，
Figure 314726DEST_PATH_IMAGE071
为系统侧中性线的等效阻抗，
Figure 233003DEST_PATH_IMAGE072
，
Figure 337226DEST_PATH_IMAGE073
为本实用新型的等效阻抗；为用户侧由不平衡负荷和非线性负荷产生的等效电流源，
Figure 975941DEST_PATH_IMAGE075
为负载系统侧由于上游负荷的不平衡或异常相变而导致三相电压不平衡时产生的（零序电压的）电压源。
假设系统三相电压为
Figure 584777DEST_PATH_IMAGE076
、
Figure 164794DEST_PATH_IMAGE077
、
Figure 175475DEST_PATH_IMAGE078
，则其正序电压、负序电压、零序电压表达式如下：
Figure 674590DEST_PATH_IMAGE079
则系负载系统侧零序电压为
Figure 770722DEST_PATH_IMAGE080
可由叠加原理计算负载系统中性线的零序电流：
（1）求对系统中性线产生的零序电流。将电压源短路，得到：
Figure 673322DEST_PATH_IMAGE082
由于
Figure 663274DEST_PATH_IMAGE072
，数值很小且远小于上式中的分母数值，因此，安装本实用新型后，
Figure 912990DEST_PATH_IMAGE074
注入负载系统侧的幅度将会减小，从而达到减少相应损耗的效果。
（2）求
Figure 429422DEST_PATH_IMAGE081
对负载系统的中性线产生的零序电流。将
Figure 896438DEST_PATH_IMAGE074
电流源开路，得到：
Figure 967162DEST_PATH_IMAGE083
由于
Figure 551727DEST_PATH_IMAGE084
，数值较大，因此可减小由于负载系统侧零序电压在中性线上产生的零序电流。
综上可得不平衡的负载系统中的性线零序电流：
由上式可知，安装本实用新型后，能够为负载系统侧的零序电流提供阻抗较低的通路，在电源和负载之间实现零序低阻通道，将负载产生的基波不平衡、三倍频谐波电流等零序电流导入，避免了零序电流主要成分通过负载系统形成回路，从而达到滤波的效果；同时为负载系统提供一个较大的零序阻抗，限制了由于配电系统电源侧存在的零序电压分量而在负载系统的中性线上形成较大的零序电流，保护了负载系统的中性线与变压器等电力设备。
如图2所示，本实用新型的绕组A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3的匝数分别为N1=10，N2 =150，N3 =150。
当三相负荷为不平衡线性负载时，有本实用新型和无本实用新型条件下，中性线流过的电流仿真结果分别如图7、图6所示。
当三相负荷为具有三倍频谐波的非线性负载时，有本实用新型和无本实用新型的条件下，中性线流过的电流仿真结果分别如图9、图8所示。
可见使用本实用新型后，由于在电源和负载之间构成了零序低阻旁路，可将负荷产生的基波不平衡、三倍频谐波电流等零序电流导入，而不会流入电源侧配电网，从而达到滤波节电的效果。

Claims (5)

1.零序滤波节电器，采用三个铁芯柱组合，三个铁芯柱所安放的空间位置完全对称且空间角度互差120°，呈“品”字型结构设置；铁芯柱上绕有绕组，分别为绕组A1、绕组A2、绕组A3、绕组B1、绕组B2、组绕B3、绕组C1、绕组C2、绕组C3；绕组A1、绕组B1、绕组C1的匝数均为N1；绕组A2、绕组B2、绕组C2的匝数均为N2；绕组A3、绕组B3、绕组C3的匝数均为N3；其特征在于：绕组A3、绕组B3、绕组C3为逆时针绕制，其余绕组为顺时针绕制；绕组A2的首端与绕组A1的尾端相连，绕组A2的尾端与绕组B3的尾端相连；绕组B2的首端与绕组B1的尾端相连，绕组B2尾端与绕组C3的尾端相连；绕组C2首端与绕组C1的尾端相连，绕组C2尾端与绕组A3的尾端相连；绕组A1、绕组B1、绕组C1的首端分别与三相电源线中的一相电源线连接，绕组A1、绕组B1、绕组C1的尾端作为输出端，分别与负载系统的对应的输入端配连；绕组A3、绕组B3、绕组C3的首端共接入负载系统的中性线。
2.根据权利要求1 所述的零序滤波节电器，其特征在于，铁芯柱采用铁芯。
3.根据权利要求1 所述的零序滤波节电器，其特征在于，每一个铁芯柱都绕有三个绕组。
4.根据权利要求1或2或3 所述的零序滤波节电器，其特征在于，铁芯柱上的绕组的匝数关系为：N1：N2在1：6至1：50之间，并且 
Figure DEST_PATH_542782DEST_PATH_IMAGE001
。
5.根据权利要求2 所述的零序滤波节电器，其特征在于，铁芯采用立体卷绕铁芯。
CN201320410456.6U 2013-07-11 2013-07-11 零序滤波节电器 Expired - Fee Related CN203444905U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320410456.6U CN203444905U (zh) 2013-07-11 2013-07-11 零序滤波节电器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320410456.6U CN203444905U (zh) 2013-07-11 2013-07-11 零序滤波节电器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN203444905U true CN203444905U (zh) 2014-02-19

Family

ID=50095933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201320410456.6U Expired - Fee Related CN203444905U (zh) 2013-07-11 2013-07-11 零序滤波节电器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN203444905U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103337335A (zh) * 2013-07-11 2013-10-02 国家电网公司 零序滤波节电器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103337335A (zh) * 2013-07-11 2013-10-02 国家电网公司 零序滤波节电器
CN103337335B (zh) * 2013-07-11 2016-01-13 国家电网公司 零序滤波节电器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105044408B (zh) 一种特高压电流互感器检定用大电流升流装置
CN103383419B (zh) 一种磁控式可控并联电抗器联合调节试验装置
CN2911906Y (zh) 一种可控三相组合式电抗器
CN106849115B (zh) 降低功率损耗装置
CN103337335B (zh) 零序滤波节电器
CN102185337B (zh) 一种电网模拟装置
CN101291065A (zh) 一种低压配电网中性线谐波抑制装置
CN203444905U (zh) 零序滤波节电器
CN203787243U (zh) 一种两档位低压零序滤波节电装置
CN203504183U (zh) 手动换相开关系统
CN203491694U (zh) 一种风场升压系统主变压器
CN205943712U (zh) 一种取消第三绕组的自耦电力变压器有载调压结构
CN204130328U (zh) 多绕组零序滤波节电器
CN201294382Y (zh) 低压系统零序谐波滤除装置
CN202026091U (zh) 基于磁通补偿的非谐振零序滤波装置
CN204155689U (zh) 一种可调式零序滤波节电器
CN103280807A (zh) 配网电能质量综合补偿器
CN203826784U (zh) 一种低压配电装置
CN204131130U (zh) 一种基于智能交流电网的节电装置
CN202616777U (zh) 移相型零序谐波滤波器及三相四线制交流供电系统
CN206116155U (zh) 一种智能无级有载调压变压器
CN207302855U (zh) 6kv、10kv通用的油浸式配电变压器
CN201036135Y (zh) 节电绕组
CN105225805A (zh) T接线平衡变压器
CN204289045U (zh) 一种用于变压器的多功能绕组结构

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140219

Termination date: 20200711

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee