CN202373974U - 一种低压电网的谐波治理装置 - Google Patents

Abstract

一种低压电网的谐波治理设备，属于电力***设备，它包括与母线连接的总进线开关、支路开关、熔断保护器、晶闸管无触点电子开关、谐波抑制器、补偿电容器、抗谐波无功补偿控制器、电流互感器、晶闸管无触点电子开关的触发板、功率因数表和手动触发开关，本实用新型不仅抗谐波无功补偿控制器检测精度高、输出稳定，而且有效解决了电网中出现的的谐波干扰和无功补偿问题。本实用新型由于在自动抗谐波无功补偿控制的同时还采取了手动补偿控制装置，能够在自动补偿控制装置出现问题时启用手动补偿控制装置，不中断对电场谐波的治理；还具有投切速度快、补偿效率高、使用寿命长等特点，具有很好的推广利用价值。

Description

一种低压电网的谐波治理装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力***设备，尤其是一种低压电网的谐波治理装置。

背景技术

随着经济的发展，人们生活水平的提高，大量高新技术不断涌现并迅速应用到我们的生活当中。在各种高新技术中，电子电路和电力电子技术的应用尤为明显，它们在家庭、工业、商业、交通、金融、电讯电信、医疗、政府智能化办公和国防等领域应用十分广泛，而值得人们思考的是，在这些高新技术给人们带来便利的同时，负面影响也日益突出。

当前，电子技术正朝着高频、高速、高灵敏度、高可靠性、多功能、小型化方向发展，这样就使得现代电子设备产生和接受电磁干扰的几率大大增加，另一方面，电力电子装置自身的功率容量和功率密度也不断增大，导致电网及其周围的电磁环境遭受的污染日益严重，其中，谐波干扰已成为许多电子设备与***能否在应用现场正常可靠运行的主要障碍之一。比如，大功率可控硅的广泛应用，大量非线性负荷增加，特别是电子技术、节能技术和控制技术的进步，在化工、冶金、钢铁、智能三A***(设备自动化***、办公自动化***、通讯自动化***)、煤矿和交通等部门大量使用了各种整流设备、交直流换流设备和电子电压调整设备，而且电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电器机车等与日俱增，另外，种类繁多的照明器具、娱乐设施和家用电器等也普及使用。以上种种因素，使得电力***波形严重畸变。因此，谐波干扰已成为现代电气工程设计和研究人员在设计过程中必须考虑的问题。

在低压电网中，现有的谐波治理设备，一般能够治理电力***中出现的谐波干扰问题，但是通常情况下，市面上的设备往往存在数据采集不及时、不准确、补偿滞后等问题，从而使得谐波治理不及时不到位，进一步导致设备长时间处于超负荷运转或处于严重的电磁污染当中，减少了设备使用寿命，给企业或家庭造成了损失。更为严重的是，如果治理不及时，电网中还会出现谐振现象，会导致局部电网瘫痪。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供了一种低压电网的谐波治理装置，该装置能够有效解决电网中出现的的谐波干扰和无功补偿问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低压电网的谐波治理装置，其特征是，包括与母线连接的总进线开关、支路开关、熔断保护器、晶闸管无触点电子开关、谐波抑制器、补偿电容器、抗谐波无功补偿控制器、电流互感器和晶闸管无触点电子开关的触发板，所述各个支路开关分别与总进线开关连接，所述谐波抑制器两端分别与晶闸管无触点电子开关和补偿电容器连接，所述晶闸管无触点电子开关与支路开关之间还连接有熔断保护器；所述抗谐波无功补偿控制器的电压信号引自母线，电流信号引自设置在母线电路中的电流互感器，输出8-16个回路，输出回路与晶闸管无触点电子开关的触发板连接，用以控制补偿电容器的投切，以对电网进行抗谐波动态无功补偿。

进一步地，还包括功率因数表和手动触发开关，所述功率因数表连接于母线回路中，所述手动触发开关与晶闸管无触点电子开关的触发板连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型不仅抗谐波无功补偿控制器检测精度高、输出稳定，而且有效解决了电网中出现的的谐波干扰和无功补偿问题。本实用新型由于在自动抗谐波无功补偿控制的同时还采取了手动补偿控制装置，能够在自动补偿控制装置出现问题时启用手动补偿控制装置，不中断对电场谐波的治理；还具有投切速度快、补偿效率高、使用寿命长等特点，具有很好的推广利用价值。该装置完全能满足现阶段的电网谐波治理需要，大大降低电网波形畸形率，实现电网节能10-30％。

附图说明

图1是本实用新型的电气原理图；

其中，1总进线开关、2支路开关、3熔断保护器、4晶闸管无触点电子开关、5谐波抑制器、6补偿电容器、7抗谐波无功补偿控制器、8电流互感器、9晶闸管无触点电子开关的触发板、10功率因数表、11手动触发开关。

具体实施方式

如图1所示，该种低压电网的谐波治理装置，包括与母线连接的总进线开关1、支路开关2、熔断保护器3、晶闸管无触点电子开关4、谐波抑制器5、补偿电容器6、抗谐波无功补偿控制器7、电流互感器8、晶闸管无触点电子开关的触发板9、功率因数表10和手动触发开关11，所述各个支路开关2分别与总进线开关1连接，所述谐波抑制器5两端分别与晶闸管无触点电子开关4和补偿电容器6连接，所述晶闸管无触点电子开关4与支路开关2之间还连接有熔断保护器3；所述抗谐波无功补偿控制器7的电压信号引自母线，电流信号引自设置在母线电路中的电流互感器8，输出8-16个回路，输出回路与晶闸管无触点电子开关的触发板9连接，用以控制补偿电容器6的投切，以对电网进行抗谐波动态无功补偿。所述功率因数表10连接于母线回路中，所述手动触发开关11与晶闸管无触点电子开关的触发板9连接，所述功率因数表10和晶闸管无触点电子开关的触发板9组成手动补偿控制装置，当自动补偿装置出现故障时，可采用手动操作对某回路进行补偿。

本实用新型所采取的技术原理：

一、该装置实现谐波治理的技术依据：

设R为线路电阻，ΔP1为原线路损耗，ΔP2为功率因数提高后的线路损耗，则线损减少

ΔP＝ΔP1-ΔP2＝3R(I12-I22)(1)

比原来损失减少的百分数为

(ΔP/ΔP1)×100％＝1-(I2/I1)·100％(2)

式中，I1＝P/(3U1cos∮1)，I2＝P/(3U2cos∮2)补偿后，由于功率因数提高，U2＞U1，为分析方便，可认为U2≈U1，则

θ＝[1-(cos∮1/cos∮2)]·100％(3)

当功率因数从0.8提高至0.9时，通过上式计算，可求得有功损耗降低21％左右。

在输送功率P＝3UIcos∮不变的情况下，cos∮提高，I相对较低，设I2为补偿前变压器的电流，I2为补偿后变压器的电流，铜耗分别为ΔP1，ΔP2；铜耗与电流的平方成正比，即

ΔP1/ΔP2＝I22/I12

由于P1＝P2，认为U2≈U1时，即I2/I1＝cos∮1/cos∮2

可知，功率因数从0.8提高至0.9时，铜耗相当于原来的80％。

二、谐波的抑制：

将三项桥式电路的脉动数从6提高到12，可消除5次、7次谐波。将许多个谐波源结接于同一段母线，利用谐波的相互补偿作用也可降低电网的谐波含量。

当谐波量超出规程允许或者电网在谐波范围内有谐振时，通常设置单调稀薄滤波器吸收特征谐波。对于13次以上的谐波，可设置一个高通滤波器。滤波回路也会吸收电网原有谐波可能导致过负荷，一般可通过调整失谐率，降低品质因数或通过附加电子装置来避免过负荷，电容器可通过串联电抗器形成谐波阻塞回路，以防止电容器谐波过负荷，一般串联谐振频率在250HZ以下。

三、谐波的补偿

5次谐波频率下电网具有谐振，并联阻抗XP大大升高，由谐波源发出的5次谐波电流流入谐振回路后产生很高的谐波电压。谐波电压叠加在基波电压之上。导致电压波形发生畸形，在电网和电容器间流动的平衡电流可达谐波源发出电流的数倍。即谐波放大，此时变压器和电容器承受大于正常情况的负荷。特别是电容器长期运行过负荷状态，加速绝缘老化，甚至击穿***。可以根据电网阻抗和电容器阻抗预先计算出并联谐振频率，调整电容器容量配置，使并联谐波频率与特征谐波频率保持一定的距离，避免谐波放大。但是实际的电网阻抗不为常数，而是处于不断的变化之中，很难完全避开谐振。当需要对有谐波源设备的电网进行补偿时，必须将并联谐振点移到安全的位置，而实践证明最可靠的方法就是在电容器回路中串联电抗器。滤波回路的两个原则a：主要用于吸收谐波，降低电网电压畸形，基波无功功率居次要位置b：提高电网功率因数，同时吸收谐波，电容器容量按无功功率的要求配置。

该装置补偿效果明显，控制器采用开环控制，根据***电流中的无功分量的大小，补偿可一次到位；投切速度快，动态响应时间≤20ms，并且该装置电容器组退出后再次投入可在一个周波内完成。

Claims (2)

1.一种低压电网的谐波治理装置，其特征是，包括与母线连接的总进线开关、支路开关、熔断保护器、晶闸管无触点电子开关、谐波抑制器、补偿电容器、抗谐波无功补偿控制器、电流互感器和晶闸管无触点电子开关的触发板，所述各个支路开关分别与总进线开关连接，所述谐波抑制器两端分别与晶闸管无触点电子开关和补偿电容器连接，所述晶闸管无触点电子开关与支路开关之间还连接有熔断保护器；所述抗谐波无功补偿控制器的电压信号引自母线，电流信号引自设置在母线电路中的电流互感器，输出8-16个回路，输出回路与晶闸管无触点电子开关的触发板连接，用以控制补偿电容器的投切，以对电网进行抗谐波动态无功补偿。

2.根据权利要求1所述的一种低压电网的谐波治理装置，其特征是，还包括功率因数表和手动触发开关，所述功率因数表连接于母线回路中，所述手动触发开关与晶闸管无触点电子开关的触发板连接。

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