三相負荷不平衡自動調節裝置的制作方法

本實用新型屬于低壓配電網設備領域，尤其涉及一種三相負荷不平衡自動調節裝置。

背景技術：

在我國配電網主要采用三相四線制的供電方式，配電變壓器多為接線。理想情況下，三相負荷為平衡配置變壓器對稱運行，可實際上，用戶端存在著大量的沖擊性負荷，例如電力機車、軋鋼機、交流電弧爐以及大型半導體變流器等裝置，由于它們具有不平衡的沖擊性、非線性以及用電特性，不僅會引起閃變、三相不平衡和電壓波動，而且會在電力系統中注入大量的高次諧波，這些因素必然會導致配電變壓器三相負荷處于不對稱狀態。三相負荷不平衡將對配電網絡產生嚴重影響：會增加線路損耗，增加變壓器的有功損耗，使配電變壓器運行溫度升高，降低配電變壓器功率，影響電動機輸出功率并使繞組溫度升高，產生中性點電壓偏移，造成三相電壓不對稱，嚴重時會燒毀用戶電器，因此及時有效地進行三相不平衡負荷平衡化補償和無功功率補償是非常必要的。

傳統的調節三相負荷不平衡的措施是人工對電網進行換相，手動投切電容器，人為增加負荷等，雖然能緩解三相負荷不平衡的現象，但效果甚微，且不能及時有效的對其調節，對低壓電網和電氣設備造成損害。

技術實現要素：

為了能夠實現自動調節低壓配電網中出現的三相負荷不平衡，補償電網中的無功功率和功率因數，同時濾除電網中產生的高次諧波，提高電能質量，本實用新型公開了一種三相負荷不平衡自動調節裝置。

為了便于理解，在本實用新型中出現的部分名詞作以下解釋說明：

SVG靜止無功補償裝置：英文全稱為Static Var Generator，靜止無功發生器，對于三相負荷的補償，主要是針對電力用戶終端的無功功率進行補償，提高用戶的功率因數；

晶閘管投切電容器：英文全稱為Thyristor Switched Capacitor，簡稱為TSC；

IGBT：絕緣柵雙極型晶體管，屬可關斷電力電子器件。

為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種三相負荷不平衡自動調節裝置，包括控制器，所述控制器輸入端通過總線與三相電量儀連接，三相電量儀并聯接入電網；控制器第一輸出端與永磁真空開關相連接，控制器第二輸出端通過總線分別與SVG靜止無功補償裝置、晶閘管投切電容器和電力濾波器相連接；所述永磁真空開關和電力濾波器分別并聯接入電網，永磁真空開關的控制端與磁保持繼電器相串聯后接入繼電器驅動電路。

優選地，所述電網包括三相三線制或三相四線制低壓配電線路。

優選地，所述SVG靜止無功補償裝置包括SVG靜止無功補償電路，晶閘管投切電容器包括電容器投切電路。

優選地，所述繼電器驅動電路與SVG靜止無功補償裝置相連接。

優選地，所述SVG靜止無功補償電路包括自換相橋式電路，所述自換相橋式電路由6組可關斷電力電子器件IGBT組成，每組的IGBT為2個，每組2個IGBT進行反并聯連接，自換相橋式電路經過電抗器并聯在電網上；

所述電容器投切電路包括分相電路，所述分相電路為三相電路，每相電路由1組晶閘管組成，每組的晶閘管為2個，每組的2個晶閘管進行反并聯連接，每相電路并聯接入電網。

優選地，所述總線采用RS485總線。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1．本實用新型采用復合型開關，可實現對電容器的過零投切和頻繁投切；成本較低、損耗小、占地面積小；適合用于功率因數低、負載變化緩慢、擁有大型電感性負載的場所，對改善電能質量具有非常重要的作用，具有容量大、耐電耐熱能力強、無導通損耗，驅動簡單，無需散熱與價格低廉等優點；

2. 通過三相電量儀實時監測系統中電流、電壓、有功功率、和無功功率和功率因數等參數，將采集到的參數信息及時反饋給控制系統，并自動、合理控制SVG靜止無功補償裝置和晶閘管投切電容器的搭配使用，控制對電網的補償情況，可同時補償三相不平衡電流和無功，實現連續、動態補償，優化了電能質量；

3.采用電力濾波器，可以實現對電網的諧波抑制、補償無功能夠對不同大小和頻率的諧波進行快速跟蹤補償，并且響應速度快，抵消負載中相應電流，實現了動態跟蹤補償，而且可以既補諧波又補無功和不平衡，與SVG靜止無功補償裝置和晶閘管投切電容器結合使用，更能提高電能的質量，比單獨使用補償裝置的穩定性和可靠性更高。

附圖說明

圖1為本實用新型三相負荷不平衡自動調節裝置的結構示意圖。

圖2為本實用新型三相負荷不平衡自動調節裝置的SVG靜止無功補償裝置和晶閘管投切電容器配合工作結構圖。

圖3為本實用新型三相負荷不平衡自動調節裝置在工作時的調節狀態流程圖。

附圖中標號為：1為控制器，2為三相電量儀，3為永磁真空開關，4為SVG靜止無功補償電路，5為TSC投切電路，6為電力濾波器，7為晶閘管。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式，對本實用新型做進一步詳細說明。

如圖1-2所示，本實用新型三相負荷不平衡自動調節裝置，安裝于低壓配電網上，一種三相負荷不平衡自動調節裝置，包括控制器1，所述控制器1輸入端通過RS485總線與三相電量儀2連接，三相電量儀2并聯接入三相三線制或三相四線制低壓配電線路；

控制器1第一輸出端與永磁真空開關3相連接，永磁真空開關3以并聯的方式接入三相三線制或三相四線制低壓配電線路，永磁真空開關3的控制端與磁保持繼電器相串聯后接入繼電器驅動電路，繼電器驅動電路與SVG靜止無功補償裝置相連接。

控制器1第二輸出端通過RS485總線分別與SVG靜止無功補償裝置、TSC和電力濾波器6相連接；SVG靜止無功補償裝置和TSC，包括SVG靜止無功補償電路4和TSC投切電路5；電力濾波器6分別以并聯的方式接入電網；SVG靜止無功補償電路4包括自換相橋式電路，經過電抗器并聯在電網上，自換相橋式電路由6組可關斷電力電子器件IGBT組成，每組為2個反并聯連接的IGBT；TSC投切電路5包括分相電路，分相電路為三相電路，每相電路由1組晶閘管7組成，每組的晶閘管7為2個，每組的2個晶閘管7進行反并聯連接，每相電路經過電抗器并聯接入三相三線制或三相四線制低壓配電線路。

作為一種可實施的方式，本實施例中的控制器1的主控芯片為ARM7，負責三相電壓及電流參數的接收，并計算出所需投切的電容和無功功率；ARM7 內部有 12 位 AD，可以接收并處理三相電量儀2傳輸的參數，2個通訊口，1個用于控制真空開關的，另外1個用于485通訊，負責完成電容器的投切。

如圖3所示，本實用新型三相負荷不平衡自動調節裝置的在工作時的調節狀態如下：

三相電量儀2實時監測電網中電壓、電流、功率因數及無功功率，三相電量儀2顯示實時監測到的電壓、電流、功率因數及無功功率的有效值，三相電量儀2的通訊接口與RS485總線相連接，將監測到的各參數值發送到控制器；

控制器1根據監測電網中的情況對需要補充的無功功率進行計算，得出需要發送至電網的無功功率，真空開關驅動信號，致使永磁真空開關3閉合，與磁保持繼電器連通，繼電器驅動電路閉合，控制SVG靜止無功補償裝置4輸送相應的無功功率補償到電網中；

控制器1根據測得的電流計算得出需要投切的電容器，發送電容器投切信號至TSC，通過TSC投切電路5將相應容量的電容器投入到電網中，同時控制器1發送信號至電力濾波器6，使其接入電網，濾除系統中出現的高次諧波。

本實用新型所述的三相負荷不平衡自動調節裝置具有通用性的特點，裝置的安裝時無需了解負荷性質和不平衡度，根據負荷的實際情況而確定調節裝置的容量即可；此外，本實用新型所述的裝置安裝在三相三線制或三相四線制線路中，且與配電變壓器的輸出端相連接，三相負荷不平衡自動調節裝置的控制器可根據三相電量儀自動實時監測的參數值，自動計算三相的有功功率和無功功率，根據不平衡度的大小自動投切，結構簡單，安裝方便，工作時溫升低，損耗低的特點。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的技術范圍作出任何限制，故凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型的技術方案的范圍內。