多繞組零序濾波節(jié)電器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及多繞組零序濾波節(jié)電器，采用三個鐵芯柱組合,鐵芯柱所安放的空間位置呈“品”字型結構設置且完全對稱，空間角度互差120°，鐵芯柱上繞有繞組，分別為繞組A1、繞組a1、繞組a2、繞組a3、繞組A2、繞組A3，繞組B1、繞組b1、繞組b2、繞組b3、繞組B2、繞組B3，以及繞組C1、繞組c1、繞組c2、繞組c3、繞組C2、繞組C3，繞組A3、繞組B3、繞組C3為逆時針繞制，其余繞組為順時針繞制；繞組c3、繞組a3、繞組b3的尾端作為輸出端，分別配接負載系統(tǒng)的對應的輸入端a、b、c；繞組A3、繞組B3、繞組C3的首端共接后再接入負載系統(tǒng)的中性線。本實用新型可有效解決三相四線制低壓配電系統(tǒng)中電壓偏高、三相負荷不平衡及諧波污染，能很好地提高電能利用率。
【專利說明】多繞組零序濾波節(jié)電器

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及濾波節(jié)電器，更具體地說，涉及一種多繞組零序濾波節(jié)電器。

【背景技術】
[0002] 三相四線制低壓配電系統(tǒng)普遍存在電壓偏高、三相負荷不平衡以及諧波污染的現(xiàn) 象，導致用電設備損耗增加，并會產(chǎn)生配電系統(tǒng)中性線發(fā)熱損耗，以及由于諧波造成的配電 變壓器渦流損耗及雜散損耗，從而使得用電效率下降。針對上述問題，目前市場上已出現(xiàn)了 多種基于不同原理的節(jié)電器方案，如專利號為200610112318的發(fā)明專利提出了一種基于 曲折型接線自耦變壓器的節(jié)電器方案，其能夠起到調(diào)節(jié)電壓的作用，但對三相負荷不平衡 和諧波的補償能力不足；專利號為200320116133. 2的實用新型專利提出了一種采用特殊 繞法的扼流圈和濾波電容串聯(lián)電路以及壓敏電阻的節(jié)電方案，可以對輸電線路進行無功補 償以提高運行效率，但對不平衡負載的補償效果欠佳。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型要解決的技術問題在于，提供一種負載平衡補償效果好節(jié)電器體積 小、材料利用率高成本低的多繞組零序濾波節(jié)電器。
[0004] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種多繞組零序濾波節(jié)電 器，采用三個鐵芯柱組合，三個鐵芯柱所安放的空間位置呈"品"字型結構設置且完全對稱， 空間角度互差120°，或呈"日"字型結構，鐵芯柱上繞有繞組，分別為繞組A1、繞組al、繞組 a2、繞組a3、繞組A2、繞組A3，繞組B1、繞組b1、繞組b2、繞組b3、繞組B2、繞組B3，以及繞組 C1、繞組cl、繞組c2、繞組c3、繞組C2、繞組C3,其中：繞組A1、繞組B1、繞組C1的匝數(shù)均為 N1，繞組al、繞組bl、繞組cl的匝數(shù)均為nl，繞組a2、繞組b2、繞組c2的匝數(shù)均為n2,繞組 a3、繞組b3、繞組c3的匝數(shù)均為n3,繞組A2、B2和C2的匝數(shù)均為N2,繞組A3、繞組B3、繞 組C3的匝數(shù)均為N3,繞組A3、繞組B3、繞組C3為逆時針繞制，其余繞組為順時針繞制；繞組 A2、繞組B2、繞組C2各有兩個線圈抽頭，將匝數(shù)N2分為N21和N22,繞組A3、繞組B3、繞組 C3各有兩個線圈抽頭，將匝數(shù)N3分為N31和N32 ;繞組al的首端與繞組A1的尾端相連，繞 組b2的首端與繞組al的尾端相連，繞組c3的首端與繞組b2的尾端相連，繞組A2的首端 與繞組c3的尾端相連，繞組A2的尾端與繞組B3的尾端相連；繞組bl的首端與繞組B1的 尾端相連，繞組c2的首端與繞組bl的尾端相連，繞組a3的首端與繞組c2的尾端相連，繞 組B2的首端與繞組a3的尾端相連，繞組B2尾端與繞組C3的尾端相連；繞組cl的首端與 繞組C1的尾端相連，繞組a2的首端與繞組cl的尾端相連，繞組b3的首端與繞組a2的尾 端相連，繞組C2首端與繞組b3的尾端相連，繞組C2尾端與繞組A3的尾端相連；繞組c3、 繞組a3、繞組b3的尾端作為輸出端，分別配接負載系統(tǒng)的對應的輸入端a、b、c;繞組A3、繞 組B3、繞組C3的首端共接后再接入負載系統(tǒng)的中性線。
[0005] 按上述方案，所述的每一個鐵心柱都有六個繞組。
[0006] 按上述方案，鐵芯柱上的繞組的匝數(shù)關系為：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，所述的鐵芯柱為高導磁率鐵芯且采用立體卷繞鐵芯。
[0008] 按上述方案，每一個鐵芯柱都繞有四個線圈抽頭。
[0009] 實施本實用新型的多繞組零序濾波節(jié)電器，具有以下有益效果：
[0010] 1、由于在電源和負載之間有零序低阻通道，可將不平衡負載產(chǎn)生的基波零序電流 和三倍頻高次諧波電流導入，避免其通過負載系統(tǒng)形成回路，消弱了負載系統(tǒng)側的零序基 波和諧波電流，同時為負載系統(tǒng)提供一個較大的零序阻抗，限制了由于配電系統(tǒng)電源側存 在的零序電壓分量而在負載系統(tǒng)的中性線上形成較大的零序電流，保護了負載系統(tǒng)的中性 線與變壓器等電力設備。從而達到減少負載系統(tǒng)相應損耗的效果；
[0011] 2、采用在鐵芯柱上采用四個線圈抽頭的形式，使得多繞組零序濾波節(jié)電裝置達到 了拓寬使用范圍的條件；
[0012] 3、具備有適當降低電壓的功能和濾除由于負載不平衡導致的零序基波電流以及 三倍頻次諧波電流的功能；
[0013] 4、可有效解決三相四線制低壓配電系統(tǒng)中普遍存在電壓偏高、三相負荷不平衡以 及諧波污染的問題，能夠很好地提高用電效率；
[0014] 5、設計合理、運行可靠、維護方便，減少負載側的零序電流對系統(tǒng)側電源影響，當 應用于賓館、酒店等多種場合時，可節(jié)約7%?10%的用電量，節(jié)電效果非常顯著。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：
[0016] 圖1是本實用新型的多繞組零序濾波節(jié)電器的電原理圖；
[0017] 圖2是本實用新型的多繞組零序濾波節(jié)電器在三相正序電壓下的矢量圖；
[0018] 圖3是本實用新型的多繞組零序濾波節(jié)電器在三相負序電壓下的矢量圖。
[0019] 圖中：N1為繞組Al、Bl、C1的匝數(shù)；nl為繞組al、bl、cl的匝數(shù)；n2為繞組a2、 b2、c2的匝數(shù)；n3為繞組a3、b3、c3的匝數(shù)；N2為繞組A2、B2、C2的匝數(shù)；N3為繞組A3、B3、C3的匝數(shù)；Um、Ubn、Um為本實用新型的輸入側的三相的相電壓；UapU&分別為本實用 新型輸出側的三相的相電壓；Ual、Ubl、Uel、Ua2、Ub2、Ue2、Ua3、Ub3、Ue3分別為本實用新型內(nèi)部各 繞組的電壓；&lln、&21"、Uo31"為繞組al、a2、a3的正序電壓；、仍21"、仍31" 為繞組bl、b2、b3的正序電壓；Ucu"、Wc21"、t/c31"為繞組ci、c2、c3的正序電壓； t/a12"、t/a22"、t/a32" 為繞組al、a2、a3 的負序電壓；沖2"、仍22"、仍32" 為繞組al、a2、 a3的負序電壓；[/c12"、t/c22"、Uc32"為繞組al、a2、a3的負序電壓，繞組A2-1為不選擇 中間抽頭的等效繞組，繞組A2-2為選擇中間抽頭的等效繞組，繞組B2-1為不選擇中間抽頭 的等效繞組繞組，B2-2為選擇中間抽頭的等效繞組，繞組C2-1為不選擇中間抽頭的等效繞 組，繞組C2-2選擇中間抽頭的等效繞組。

【具體實施方式】
[0020] 為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細 說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0021] 如圖1、圖2及圖3所示，在本實用新型的多繞組零序濾波節(jié)電器的實施例中，采用 三個鐵芯柱組合，三個鐵芯柱所安放的空間位置呈"品"字型結構設置且完全對稱，空間角 度互差120°，或呈"日"字型結構，鐵芯柱上繞有繞組，分別為繞組A1、繞組al、繞組a2、繞 組a3、繞組A2、繞組A3，繞組B1、繞組b1、繞組b2、繞組b3、繞組B2、繞組B3，以及繞組C1、 繞組c1、繞組c2、繞組c3、繞組C2、繞組C3，其中：繞組A1、繞組B1、繞組C1的匝數(shù)均為N1， 繞組al、繞組bl、繞組cl的匝數(shù)均為nl，繞組a2、繞組b2、繞組c2的匝數(shù)均為n2,繞組a3、 繞組b3、繞組c3的匝數(shù)均為n3,繞組A2、B2和C2的匝數(shù)均為N2,繞組A3、繞組B3、繞組C3 的匝數(shù)均為N3,繞組A3、繞組B3、繞組C3為逆時針繞制，其余繞組為順時針繞制；繞組A2、 繞組B2、繞組C2各有兩個線圈抽頭，將匝數(shù)N2分為N21和N22,繞組A3、繞組B3、繞組C3 各有兩個線圈抽頭，將匝數(shù)N3分為N31和N32 ;繞組al的首端與繞組A1的尾端相連，繞組 b2的首端與繞組al的尾端相連，繞組c3的首端與繞組b2的尾端相連，繞組A2的首端與 繞組c3的尾端相連，繞組A2的尾端與繞組B3的尾端相連；繞組bl的首端與繞組B1的尾 端相連，繞組c2的首端與繞組bl的尾端相連，繞組a3的首端與繞組c2的尾端相連，繞組 B2的首端與繞組a3的尾端相連，繞組B2尾端與繞組C3的尾端相連；繞組cl的首端與繞 組C1的尾端相連，繞組a2的首端與繞組cl的尾端相連，繞組b3的首端與繞組a2的尾端 相連，繞組C2首端與繞組b3的尾端相連，繞組C2尾端與繞組A3的尾端相連；繞組c3、繞 組a3、繞組b3的尾端作為輸出端，分別配接負載系統(tǒng)的對應的輸入端a、b、c;繞組A3、繞組 B3、繞組C3的首端共接后再接入負載系統(tǒng)的中性線。鐵芯柱為高導磁率鐵芯，采用立體卷 繞鐵芯，每一個鐵心柱都有六個繞組，每一個鐵芯柱都繞有四個線圈抽頭。
[0022]各繞組的匝數(shù)關系是：N1 :N2 在 1 :6 至 1 :50 之間，N2 =N21+N22，N3 =N31+N32， N2 =N3,N21 =N31，N22 =N32,nl=n2 =n3。當抽頭A2-1 連A3-1，B2-1 連B3-1，C2-1 連C3-1，多繞組零序濾波節(jié)電裝置實現(xiàn)一種降壓變比，當抽頭A2-2連A3-2,B2-2連B3-2， C2-2連C3-2,多繞組零序濾波節(jié)電裝置實現(xiàn)另一種降壓變比，用戶可以根據(jù)自身需要靈活 選擇適應需求的降壓接線，增加了本實用新型的應用范圍。
[0023] 三相零序電流都在每相鐵心柱上感應出零序磁通，使得繞組al、a2、a3、bl、b2、b3、 cl、c2、c3感應的零序電壓增加，系統(tǒng)電源側的零序電壓降增大，減弱對負載側的影響和干 擾；在Nl:N2在1 :6至1 :50之間的范圍內(nèi)可通過適當選擇繞組的匝數(shù)N1和N2的比值， 結合連接合適的線圈抽頭，來降低過高的輸入電壓；鐵芯柱通過采用的高導磁率鐵芯，由三 個高導磁率鐵芯構成的磁路及繞組相互的接線，在電源和負載之間實現(xiàn)零序低阻通道，將 不平衡負載產(chǎn)生的基波零序電流和三倍頻高次諧波電流導入，避免其通過負載系統(tǒng)形成回 路，消弱了負載系統(tǒng)側的零序基波和諧波電流，從而達到減少負載系統(tǒng)相應損耗的效果。同 時，在負載系統(tǒng)側提供了較大的零序阻抗，避免了由于系統(tǒng)側電源存在零序電壓分量而導 致的零序電流過大。
[0024] 本實用新型的具體工作原理如下：
[0025] 1、降壓：本實用新型接入負載系統(tǒng)，是充分考慮到正常情況下負載系統(tǒng)側的電壓 Ugn、Ubn、Um基本上為正序矢量，可作出輸入、輸出及內(nèi)部各繞組的電壓矢量合成圖，由此可 見，輸出電壓U^UbpUi都分別小于其輸入電壓uan、ubn、u。n，因此，其起到降低電源側過高電 壓的作用。
[0026] 2、濾除負荷側的零序基波與三倍頻諧波電流：
[0027] 安裝本實用新型后，能夠為負載系統(tǒng)側的零序電流提供阻抗較低的通路，在電源 和負載之間實現(xiàn)零序低阻通道，將負載產(chǎn)生的基波不平衡、三倍頻高次諧波電流等零序電 流導入，避免了零序電流主要成分通過負載系統(tǒng)形成回路，從而達到濾波的效果；同時為負 載系統(tǒng)提供一個較大的零序阻抗，限制了由于配電系統(tǒng)電源側存在的零序電壓分量而在負 載系統(tǒng)的中性線上形成較大的零序電流，保護了負載系統(tǒng)的中性線與變壓器等電力設備。
[0028] 3、增加電源側零序諧波電壓降。
[0029] 以A相為例，線圈al通過A相電流，線圈a2通過C相電流，線圈a3通過B相電流， ABC三相的零序電流都會在A相鐵芯柱感應產(chǎn)生磁通，而三相零序電流幅值和相位都相同， 則線圈al感應產(chǎn)生的電壓為它自身電流產(chǎn)生電壓的三倍，零序電壓降變大。
[0030] 安裝本實用新型后，能夠為負載系統(tǒng)側的零序電流提供阻抗較低的通路，在電源 和負載之間實現(xiàn)零序低阻通道，將負載產(chǎn)生的基波不平衡、三倍頻高次諧波電流等零序電 流導入，避免了零序電流主要成分通過負載系統(tǒng)形成回路，從而達到濾波的效果；同時為負 載系統(tǒng)提供一個較大的零序阻抗，限制了由于配電系統(tǒng)電源側存在的零序電壓分量而在負 載系統(tǒng)的中性線上形成較大的零序電流，保護了負載系統(tǒng)的中性線與變壓器等電力設備。
[0031]如圖 1 所示，本實用新型的繞組Al、Bl、Cl、al、bl、cl、a2、b2、c2、a3、b3、c3、A2、 B2、C2、A3、B3、C3 的匝數(shù)分別為Nl= 3，nl=n2 =n3 = 2，N2 = 49，N3 = 49，N21 = 29， N22 = 20 ;當抽頭A2-1連A3-1，B2-1連B3-1，C2-1連C3-1，多繞組零序濾波節(jié)電裝置實現(xiàn) 3%降壓變比，將抽頭42-2連43-2,82-2連83-2,02-2連03-2，多繞組零序濾波節(jié)電裝置 實現(xiàn)5 %降壓變比。
[0032] 由于在電源側增加三個繞組后，電源側的零序諧波電壓會大幅度降低，以避免電 源側零序諧波電壓影響負載側；同時，在電源和負載之間構成了零序低阻旁路和負載之間 構成了零序低阻旁路，可將負荷產(chǎn)生的基波不平衡、三倍頻高次諧波電流等零序電流導入， 而不會流入電源側配電網(wǎng)，從而達到濾波節(jié)電的效果。
[0033] 上面結合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上 述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通 技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況 下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內(nèi)。
【權利要求】
1. 多繞組零序濾波節(jié)電器，其特征在于，采用三個鐵芯柱組合，三個鐵芯柱所安放的 空間位置呈"品"字型結構設置且完全對稱，空間角度互差120°，或呈"日"字型結構，鐵 芯柱上繞有繞組，分別為繞組Al、繞組al、繞組a2、繞組a3、繞組A2、繞組A3,繞組Bl、繞組 bl、繞組b2、繞組b3、繞組B2、繞組B3,以及繞組C1、繞組cl、繞組c2、繞組c3、繞組C2、繞 組C3,其中：繞組Al、繞組Bl、繞組Cl的匝數(shù)均為Nl，繞組al、繞組bl、繞組cl的匝數(shù)均為 nl，繞組a2、繞組b2、繞組c2的匝數(shù)均為n2,繞組a3、繞組b3、繞組c3的匝數(shù)均為n3,繞組 A2、B2和C2的匝數(shù)均為N2,繞組A3、繞組B3、繞組C3的匝數(shù)均為N3,其特征在于，繞組A3、 繞組B3、繞組C3為逆時針繞制，其余繞組為順時針繞制；繞組A2、繞組B2、繞組C2各有兩 個線圈抽頭，將匝數(shù)N2分為N21和N22,繞組A3、繞組B3、繞組C3各有兩個線圈抽頭，將匝 數(shù)N3分為N31和N32 ;繞組al的首端與繞組Al的尾端相連，繞組b2的首端與繞組al的 尾端相連，繞組c3的首端與繞組b2的尾端相連，繞組A2的首端與繞組c3的尾端相連，繞 組A2的尾端與繞組B3的尾端相連；繞組bl的首端與繞組Bl的尾端相連，繞組c2的首端 與繞組bl的尾端相連，繞組a3的首端與繞組c2的尾端相連，繞組B2的首端與繞組a3的 尾端相連，繞組B2尾端與繞組C3的尾端相連；繞組cl的首端與繞組Cl的尾端相連，繞組 a2的首端與繞組cl的尾端相連，繞組b3的首端與繞組a2的尾端相連，繞組C2首端與繞 組b3的尾端相連，繞組C2尾端與繞組A3的尾端相連；繞組c3、繞組a3、繞組b3的尾端作 為輸出端，分別配接負載系統(tǒng)的對應的輸入端a、b、c ;繞組A3、繞組B3、繞組C3的首端共接 后再接入負載系統(tǒng)的中性線。
2. 根據(jù)權利要求1所述的多繞組零序濾波節(jié)電器，其特征在于，所述的每一個鐵心柱 都有六個繞組。
3. 根據(jù)權利要求1所述的多繞組零序濾波節(jié)電器，其特征在于，鐵芯柱上的繞組的匝 數(shù)關系為：NI :N2 = 1 : (6 ?50)，N2 = N21+N22, N3 = N31+N32, N2 = N3, N21 = N31，N22 =N32, nl = n2 = n3〇
4. 根據(jù)權利要求1所述的多繞組零序濾波節(jié)電器，其特征在于，所述的鐵芯柱為高導 磁率鐵芯且采用立體卷繞鐵芯。
5. 根據(jù)權利要求1所述的多繞組零序濾波節(jié)電器，其特征在于，每一個鐵芯柱都繞有 四個線圈抽頭。
【文檔編號】H01F27/30GK204130328SQ201420607436
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權日:2014年10月21日
【發(fā)明者】劉飛, 莫青, 喻明江, 祝亞峰 申請人:國網(wǎng)電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司