多绕组零序滤波节电器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及多绕组零序滤波节电器,采用三个铁芯柱组合,铁芯柱所安放的空间位置呈“品”字型结构设置且完全对称,空间角度互差120°,铁芯柱上绕有绕组,分别为绕组A1、绕组a1、绕组a2、绕组a3、绕组A2、绕组A3,绕组B1、绕组b1、绕组b2、绕组b3、绕组B2、绕组B3,以及绕组C1、绕组c1、绕组c2、绕组c3、绕组C2、绕组C3,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c3、绕组a3、绕组b3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;绕组A3、绕组B3、绕组C3的首端共接后再接入负载系统的中性线。本实用新型可有效解决三相四线制低压配电系统中电压偏高、三相负荷不平衡及谐波污染,能很好地提高电能利用率。
【专利说明】多绕组零序滤波节电器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及滤波节电器,更具体地说,涉及一种多绕组零序滤波节电器。
【背景技术】
[0002] 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,导致用电设备损耗增加,并会产生配电系统中性线发热损耗,以及由于谐波造成的配电 变压器涡流损耗及杂散损耗,从而使得用电效率下降。针对上述问题,目前市场上已出现了 多种基于不同原理的节电器方案,如专利号为200610112318的发明专利提出了一种基于 曲折型接线自耦变压器的节电器方案,其能够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;专利号为200320116133. 2的实用新型专利提出了一种采用特殊 绕法的扼流圈和滤波电容串联电路以及压敏电阻的节电方案,可以对输电线路进行无功补 偿以提高运行效率,但对不平衡负载的补偿效果欠佳。 实用新型内容
[0003] 本实用新型要解决的技术问题在于,提供一种负载平衡补偿效果好节电器体积 小、材料利用率高成本低的多绕组零序滤波节电器。
[0004] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种多绕组零序滤波节电 器,采用三个铁芯柱组合,三个铁芯柱所安放的空间位置呈"品"字型结构设置且完全对称, 空间角度互差120°,或呈"日"字型结构,铁芯柱上绕有绕组,分别为绕组A1、绕组al、绕组 a2、绕组a3、绕组A2、绕组A3,绕组B1、绕组b1、绕组b2、绕组b3、绕组B2、绕组B3,以及绕组 C1、绕组cl、绕组c2、绕组c3、绕组C2、绕组C3,其中:绕组A1、绕组B1、绕组C1的匝数均为 N1,绕组al、绕组bl、绕组cl的匝数均为nl,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,绕组A2、B2和C2的匝数均为N2,绕组A3、绕组B3、绕 组C3的匝数均为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;绕组 A2、绕组B2、绕组C2各有两个线圈抽头,将匝数N2分为N21和N22,绕组A3、绕组B3、绕组 C3各有两个线圈抽头,将匝数N3分为N31和N32 ;绕组al的首端与绕组A1的尾端相连,绕 组b2的首端与绕组al的尾端相连,绕组c3的首端与绕组b2的尾端相连,绕组A2的首端 与绕组c3的尾端相连,绕组A2的尾端与绕组B3的尾端相连;绕组bl的首端与绕组B1的 尾端相连,绕组c2的首端与绕组bl的尾端相连,绕组a3的首端与绕组c2的尾端相连,绕 组B2的首端与绕组a3的尾端相连,绕组B2尾端与绕组C3的尾端相连;绕组cl的首端与 绕组C1的尾端相连,绕组a2的首端与绕组cl的尾端相连,绕组b3的首端与绕组a2的尾 端相连,绕组C2首端与绕组b3的尾端相连,绕组C2尾端与绕组A3的尾端相连;绕组c3、 绕组a3、绕组b3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;绕组A3、绕 组B3、绕组C3的首端共接后再接入负载系统的中性线。
[0005] 按上述方案,所述的每一个铁心柱都有六个绕组。
[0006] 按上述方案,铁芯柱上的绕组的匝数关系为:N1 :N2 = 1 :(6?50),N2 =N21+N22, N3 =N31+N32,N2 =N3,N21 =N31,N22 =N32,nl=n2 =n3。
[0007] 按上述方案,所述的铁芯柱为高导磁率铁芯且采用立体卷绕铁芯。
[0008] 按上述方案,每一个铁芯柱都绕有四个线圈抽头。
[0009] 实施本实用新型的多绕组零序滤波节电器,具有以下有益效果:
[0010] 1、由于在电源和负载之间有零序低阻通道,可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,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。从而达到减少负载系统相应损耗的效果;
[0011] 2、采用在铁芯柱上采用四个线圈抽头的形式,使得多绕组零序滤波节电装置达到 了拓宽使用范围的条件;
[0012] 3、具备有适当降低电压的功能和滤除由于负载不平衡导致的零序基波电流以及 三倍频次谐波电流的功能;
[0013] 4、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;
[0014] 5、设计合理、运行可靠、维护方便,减少负载侧的零序电流对系统侧电源影响,当 应用于宾馆、酒店等多种场合时,可节约7%?10%的用电量,节电效果非常显著。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:
[0016] 图1是本实用新型的多绕组零序滤波节电器的电原理图;
[0017] 图2是本实用新型的多绕组零序滤波节电器在三相正序电压下的矢量图;
[0018] 图3是本实用新型的多绕组零序滤波节电器在三相负序电压下的矢量图。
[0019] 图中:N1为绕组Al、Bl、C1的匝数;nl为绕组al、bl、cl的匝数;n2为绕组a2、 b2、c2的匝数;n3为绕组a3、b3、c3的匝数;N2为绕组A2、B2、C2的匝数;N3为绕组A3、B3、C3的匝数;Um、Ubn、Um为本实用新型的输入侧的三相的相电压;UapU&分别为本实用 新型输出侧的三相的相电压;Ual、Ubl、Uel、Ua2、Ub2、Ue2、Ua3、Ub3、Ue3分别为本实用新型内部各 绕组的电压;&lln、&21"、Uo31"为绕组al、a2、a3的正序电压;、仍21"、仍31" 为绕组bl、b2、b3的正序电压;Ucu"、Wc21"、t/c31"为绕组ci、c2、c3的正序电压; t/a12"、t/a22"、t/a32" 为绕组al、a2、a3 的负序电压;冲2"、仍22"、仍32" 为绕组al、a2、 a3的负序电压;[/c12"、t/c22"、Uc32"为绕组al、a2、a3的负序电压,绕组A2-1为不选择 中间抽头的等效绕组,绕组A2-2为选择中间抽头的等效绕组,绕组B2-1为不选择中间抽头 的等效绕组绕组,B2-2为选择中间抽头的等效绕组,绕组C2-1为不选择中间抽头的等效绕 组,绕组C2-2选择中间抽头的等效绕组。
【具体实施方式】
[0020] 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细 说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0021] 如图1、图2及图3所示,在本实用新型的多绕组零序滤波节电器的实施例中,采用 三个铁芯柱组合,三个铁芯柱所安放的空间位置呈"品"字型结构设置且完全对称,空间角 度互差120°,或呈"日"字型结构,铁芯柱上绕有绕组,分别为绕组A1、绕组al、绕组a2、绕 组a3、绕组A2、绕组A3,绕组B1、绕组b1、绕组b2、绕组b3、绕组B2、绕组B3,以及绕组C1、 绕组c1、绕组c2、绕组c3、绕组C2、绕组C3,其中:绕组A1、绕组B1、绕组C1的匝数均为N1, 绕组al、绕组bl、绕组cl的匝数均为nl,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,绕组A2、B2和C2的匝数均为N2,绕组A3、绕组B3、绕组C3 的匝数均为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;绕组A2、 绕组B2、绕组C2各有两个线圈抽头,将匝数N2分为N21和N22,绕组A3、绕组B3、绕组C3 各有两个线圈抽头,将匝数N3分为N31和N32 ;绕组al的首端与绕组A1的尾端相连,绕组 b2的首端与绕组al的尾端相连,绕组c3的首端与绕组b2的尾端相连,绕组A2的首端与 绕组c3的尾端相连,绕组A2的尾端与绕组B3的尾端相连;绕组bl的首端与绕组B1的尾 端相连,绕组c2的首端与绕组bl的尾端相连,绕组a3的首端与绕组c2的尾端相连,绕组 B2的首端与绕组a3的尾端相连,绕组B2尾端与绕组C3的尾端相连;绕组cl的首端与绕 组C1的尾端相连,绕组a2的首端与绕组cl的尾端相连,绕组b3的首端与绕组a2的尾端 相连,绕组C2首端与绕组b3的尾端相连,绕组C2尾端与绕组A3的尾端相连;绕组c3、绕 组a3、绕组b3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;绕组A3、绕组 B3、绕组C3的首端共接后再接入负载系统的中性线。铁芯柱为高导磁率铁芯,采用立体卷 绕铁芯,每一个铁心柱都有六个绕组,每一个铁芯柱都绕有四个线圈抽头。
[0022]各绕组的匝数关系是:N1 :N2 在 1 :6 至 1 :50 之间,N2 =N21+N22,N3 =N31+N32, N2 =N3,N21 =N31,N22 =N32,nl=n2 =n3。当抽头A2-1 连A3-1,B2-1 连B3-1,C2-1 连C3-1,多绕组零序滤波节电装置实现一种降压变比,当抽头A2-2连A3-2,B2-2连B3-2, C2-2连C3-2,多绕组零序滤波节电装置实现另一种降压变比,用户可以根据自身需要灵活 选择适应需求的降压接线,增加了本实用新型的应用范围。
[0023] 三相零序电流都在每相铁心柱上感应出零序磁通,使得绕组al、a2、a3、bl、b2、b3、 cl、c2、c3感应的零序电压增加,系统电源侧的零序电压降增大,减弱对负载侧的影响和干 扰;在Nl:N2在1 :6至1 :50之间的范围内可通过适当选择绕组的匝数N1和N2的比值, 结合连接合适的线圈抽头,来降低过高的输入电压;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,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。
[0024] 本实用新型的具体工作原理如下:
[0025] 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 Ugn、Ubn、Um基本上为正序矢量,可作出输入、输出及内部各绕组的电压矢量合成图,由此可 见,输出电压U^UbpUi都分别小于其输入电压uan、ubn、u。n,因此,其起到降低电源侧过高电 压的作用。
[0026] 2、滤除负荷侧的零序基波与三倍频谐波电流:
[0027] 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、三倍频高次谐波电流等零序电 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。
[0028] 3、增加电源侧零序谐波电压降。
[0029] 以A相为例,线圈al通过A相电流,线圈a2通过C相电流,线圈a3通过B相电流, ABC三相的零序电流都会在A相铁芯柱感应产生磁通,而三相零序电流幅值和相位都相同, 则线圈al感应产生的电压为它自身电流产生电压的三倍,零序电压降变大。
[0030] 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、三倍频高次谐波电流等零序电 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。
[0031]如图 1 所示,本实用新型的绕组Al、Bl、Cl、al、bl、cl、a2、b2、c2、a3、b3、c3、A2、 B2、C2、A3、B3、C3 的匝数分别为Nl= 3,nl=n2 =n3 = 2,N2 = 49,N3 = 49,N21 = 29, N22 = 20 ;当抽头A2-1连A3-1,B2-1连B3-1,C2-1连C3-1,多绕组零序滤波节电装置实现 3%降压变比,将抽头42-2连43-2,82-2连83-2,02-2连03-2,多绕组零序滤波节电装置 实现5 %降压变比。
[0032] 由于在电源侧增加三个绕组后,电源侧的零序谐波电压会大幅度降低,以避免电 源侧零序谐波电压影响负载侧;同时,在电源和负载之间构成了零序低阻旁路和负载之间 构成了零序低阻旁路,可将负荷产生的基波不平衡、三倍频高次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。
[0033] 上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述,但是本实用新型并不局限于上 述的【具体实施方式】,上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通 技术人员在本实用新型的启示下,在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况 下,还可做出很多形式,这些均属于本实用新型的保护之内。
【权利要求】
1. 多绕组零序滤波节电器,其特征在于,采用三个铁芯柱组合,三个铁芯柱所安放的 空间位置呈"品"字型结构设置且完全对称,空间角度互差120°,或呈"日"字型结构,铁 芯柱上绕有绕组,分别为绕组Al、绕组al、绕组a2、绕组a3、绕组A2、绕组A3,绕组Bl、绕组 bl、绕组b2、绕组b3、绕组B2、绕组B3,以及绕组C1、绕组cl、绕组c2、绕组c3、绕组C2、绕 组C3,其中:绕组Al、绕组Bl、绕组Cl的匝数均为Nl,绕组al、绕组bl、绕组cl的匝数均为 nl,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,绕组 A2、B2和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、绕组B2、绕组C2各有两 个线圈抽头,将匝数N2分为N21和N22,绕组A3、绕组B3、绕组C3各有两个线圈抽头,将匝 数N3分为N31和N32 ;绕组al的首端与绕组Al的尾端相连,绕组b2的首端与绕组al的 尾端相连,绕组c3的首端与绕组b2的尾端相连,绕组A2的首端与绕组c3的尾端相连,绕 组A2的尾端与绕组B3的尾端相连;绕组bl的首端与绕组Bl的尾端相连,绕组c2的首端 与绕组bl的尾端相连,绕组a3的首端与绕组c2的尾端相连,绕组B2的首端与绕组a3的 尾端相连,绕组B2尾端与绕组C3的尾端相连;绕组cl的首端与绕组Cl的尾端相连,绕组 a2的首端与绕组cl的尾端相连,绕组b3的首端与绕组a2的尾端相连,绕组C2首端与绕 组b3的尾端相连,绕组C2尾端与绕组A3的尾端相连;绕组c3、绕组a3、绕组b3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 ;绕组A3、绕组B3、绕组C3的首端共接 后再接入负载系统的中性线。
2. 根据权利要求1所述的多绕组零序滤波节电器,其特征在于,所述的每一个铁心柱 都有六个绕组。
3. 根据权利要求1所述的多绕组零序滤波节电器,其特征在于,铁芯柱上的绕组的匝 数关系为:NI :N2 = 1 : (6 ?50),N2 = N21+N22, N3 = N31+N32, N2 = N3, N21 = N31,N22 =N32, nl = n2 = n3〇
4. 根据权利要求1所述的多绕组零序滤波节电器,其特征在于,所述的铁芯柱为高导 磁率铁芯且采用立体卷绕铁芯。
5. 根据权利要求1所述的多绕组零序滤波节电器,其特征在于,每一个铁芯柱都绕有 四个线圈抽头。
【文档编号】H01F27/30GK204130328SQ201420607436
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】刘飞, 莫青, 喻明江, 祝亚峰 申请人:国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司