一种新型中性线三次谐波电流抑制器制造技术

一种新型的中性线三次谐波电流抑制器，包括由电容、电抗组成的两个ＬＣ电路Ⅰ、Ⅱ和一个曲折变压器５，ＬＣ电路Ⅰ串联接入中性线，ＬＣ电路Ｉ的电抗端与低压配电网输入端的中性线连接，ＬＣ电路Ⅰ的电容端与负载侧的中性线连接，曲折变压器的Ａ、Ｂ、Ｃ三个端头与低压配电网的三相线连接，曲折变压器的Ｎ端与ＬＣ电路Ⅱ的电抗端相接，ＬＣ电路Ⅱ的电容端与ＬＣ电路Ⅰ的电容端相连接。能够在有效抑制中性线电流的基础上，解决了零序电压对曲折变压器的影响，而且该装置对用户电能质量影响很小。本发明专利技术的具有电路结构简单，造价低、易于实施、受电网存在零序电压影响小、中性线三次谐波电流的抑制效果好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力
，具体涉及一种可用于低压配电网、抑制中性线三次谐波电流的新型中性线三次谐波电流抑制器。
技术介绍
随着科技和经济的发展，城市中大型的商场、写字楼、居民小区不断涌现，其中的照明、计算机、复印机、空调为主要用电设备。目前的照明设备多为LED等新型的电力电子灯具， 一般为单相整流设备或者晶闸管调压方式；计算机和复印机也是单相设备，也为整流设备；随着空调技术的发展，变频空调越来越受到亲睐，它的主电路也是交流一直流一交流的整流一逆变电路。因此这些设备都是非线性的，且多为单相负荷，它们在工作时将产生大量的谐波，对电网造成一定影响。三相电流中零序分量将通过中性线和电源构成通路，特别是3次谐波分量在中性线中的流动，经常使得中性线的电流超过相线中的电流。在配电网设计时，中性线的导线半径通常与各相导线的半径相同甚至更小，这样将造成中性线的过载甚至烧毁。在大型的商场和写字楼低压配电系统中，中性线过载造成停电的事故时有发生。相线过载、烧毁仅影响本相的供电，与其相比，中性线过载造成的影响更为严重，因为中线断开后将使整个系统中的单相负荷无法工作。因此减小中性线电流称为电力工作者亟需解决的问题。通过对中性线电流的成分进行分析发现，其中三次谐波占主要部分，如何进行三次谐波电流的抑制是减小中性线电流的关键。中性线电流抑制方法有无源滤波、有源滤波器、曲折变压器等方法。有源滤波器的造价相对较高，且由于开关器件的耐压水平的限制，大容量有源滤波器制造较为困难。曲折变压器和无源滤波应用相对较多。串联补偿方式就是采用 一个电容和电抗串联的装置，该装置串联接入中性线。对于基波，电容和电感处于接近谐振的状态，呈现的阻抗很小，因此对基波电流的流动和分布影响很小；对于三次谐波该设备呈现很大的阻抗，抑制3次谐波的流动。采用这种方式时，该设备的接入点靠近用户侧的三次谐波较大，对用户电能质量的造成严重影响，造成用户设备不能正常工作甚至造成用户设备的损坏。曲折变压器方法对接入点的电压没有影响，但是存在滤波效果不理想，而且在电源电压存在零序分量时，容易造成曲折变压器过流甚至烧毁。在低压配电网中，电压不对称的情况经常存在，造成设备不能投入使用或不能正常迈订。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种能够有效滤除中性线中的三次谐波电流，而且对用户的用电设备影响小，受电源零序电压影响小的新型中性线三次谐波电流抑制器。本专利技术要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的， 一种新型中性线三次谐波电流抑制器，其特点是包括由电容、电抗组成的两个LC电路I 、 II和一个曲折变压器，LC电路I串联接入中性线，LC电路I的电抗端与低压配电网输入端的中性线连接，LC电路I的电容端与负载侧的中性线连接，曲折变压器的A、 B、 C三个端头与低压配电网的三相线连接，曲折变压器的N端与LC电路II的电抗端相接，LC电路II的电容端与LC电路I的电容端相连接。本专利技术是以基本的曲折变压器及串联谐振电路为基础，将两者有机的结合在一起，能够在有效抑制中性线电流的基础上，解决了零序电压对曲折变压器的影响，而且该装置对用户电能质量影响很小。本专利技术具有以下优点(1)它的电路结构简单，造价低；(2)利用常见设备进行构建，易于实施；(3)电网存在零序电压时，曲折变压器的电流不大，负载设备可以安全稳定运行；(4)中性线三次谐波电流的抑制效果好。附图说明图l为本专利技术的电路原理图。图2为本专利技术的等效电路图具体实施例方式一种新型中性线三次谐波电流抑制器，包括由电容、电抗组成的两个LC电路I、 1I和一个曲折变压器5，电抗l、电容2构成LC电路I，电抗3、电容4构成LC电路II ， LC电路I串联接入中性线，LC电路I的电抗端与低压配电网输入端的中性线连接，LC电路I的电容端与负载侧的中性线连接，曲折变压器的A、 B、 C三个端头与低压配电网的三相线连接，曲折变压器的N端与LC电路II的龟抗端相接，LC电路II的电容端与LC电路I的电容端相连接。本专利技术中LC电路I在参数设置上要满足基波接近谐振，LC电路II在参数上满足三次谐波谐振。电抗l、电容2、电容3、电抗4、曲折变压器5的容量和耐压水平由实际应用时根据具体情况设计。其中LC电路I对基波谐振，对三次谐波阻抗较大；LC电路II对三次谐波谐振，对基波呈现较高阻抗。该装置可以采用两种安装方式(1) LC电路I设在靠近电源侧，曲折变压器和LC电路II分散装设在各个负载侧；(2)将LC电路I 、 LC电路n及曲折变压器都安装在负载侧，进行分散安装。方式(1)中LC电路I是公用的，整体成本较低，但若LC电路I发生故障影响较大；方式(2)中每一个装置都有一个LC电路I ，造价高，安装费用高，如果一个装置故障仅影响其所属的部分供电，可靠性高。将负荷中的三次谐波电流等效成电流源，可以得出三次谐波等效电路图6和基波零序的等效电路图7，如图2所示。图中^、 ^分别表示系统侧和曲折变压器150Hz时的阻抗，2皿表示LC电路I的电容、电感组合在150Hz时的阻抗，为方便假设中线的阻抗已经计及，z^表示LC电路II的电容、电感组合在150Hz时的阻抗；同样，^、 zz、 Aei、 z^代表相对50Hz时的阻抗；/3/表示负荷中零序三次谐波电流；f4表示系统中的零序三次背景谐波；t4表示系统电压中基波零序电压。根据三次谐波电路，利用叠加定理，可以计算出曲折变压器的电流<formula>formula see original document page 6</formula>系统侧电流/34.和曲折变压器电流/32表达式中的第一项是由负载电流中的零序三次谐波的分流作用，根据参数设计，LC电路I对三次谐波呈现高阻抗，LC电路II对三次谐波谐振，即Z目》、cO，而；、^都较小，因此贝'k和^中的第二项是由系统的零序3次背景谐波引起，同样由于z皿数值较大，第二项的数值都较小，对k和^的影响不大。由上述分析可得流(负荷的三次零序谐波电流主要流过曲折变压器，有效的抑制了中性线电同理，计算曲折变压器接入点的三次谐波电压可得-(4 + 32"3/^2)^上式中第一项是负载零序三次谐波电流流过曲折变压器回路阻抗4+3Z;^和系统回路阻抗^+3Z^并联后产生的电压。根据参数特点知(Z3;+3Z31C1)(Z3Z+3Z3JT2) ffi & ( 5 )根据曲折变压器的特点可知&较小。同样由于；。》()，因此式(4)中第二项数值也比较小。这证明中性线电流抑制新方法引起负荷侧电压三次谐波很小的变化，对负荷影响不大。同样，根据基波电路计算当系统电压中含有基波零序分量时，流过曲折变压器的电流为<formula>formula see original document page 7</formula>由于LC电路I对基波谐振，阻抗较小，LC电路II对基波呈现容性，阻抗较大2^》^^Q，则"受到z^的限制，数值较小。因此该方法可以有效地解决系统电压不平衡时，基波零序电压引起的曲折变压器电流过大的问题。通过上述分析可知，本专利技术不但综合了串联和并联补偿的特点，同时有效解决了串联补偿及曲折变压器补偿所存在的问本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型中性线三次谐波电流抑制器，其特征在于：包括由电容、电抗组成的两个ＬＣ电路Ｉ、ＩＩ和一个曲折变压器，ＬＣ电路Ｉ串联接入中性线，ＬＣ电路Ｉ的电抗端与低压配电网输入端的中性线连接，ＬＣ电路Ｉ的电容端与负载侧的中性线连接，曲折变压器的Ａ、Ｂ、Ｃ三个端头与低压配电网的三相线连接，曲折变压器的Ｎ端与ＬＣ电路ＩＩ的电抗端相接，ＬＣ电路ＩＩ的电容端与ＬＣ电路Ｉ的电容端相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伏祥运，赵明，姚钢，
申请(专利权)人：江苏省电力公司连云港供电公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]