專利名稱：高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及高壓無源電力濾波保 護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，高壓設(shè)備的使用范圍基本上覆蓋了我國(guó)各主要行業(yè)，如電力、市政供水、冶 金、石油、化工、采礦、煤炭、造紙、建材等等。各種非線性用電設(shè)備是產(chǎn)生諧波的主要原因， 由于非線性設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)注入到系統(tǒng)電源中，畸變電流經(jīng)系統(tǒng)阻抗使 母線電壓發(fā)生畸變，使電能質(zhì)量受到污染。如化工行業(yè)的高頻爐、電解設(shè)備、鋼鐵行業(yè)的煉 鋼爐、大型軋機(jī)、硅整流設(shè)備、它們向電網(wǎng)取用基波電流的同時(shí)產(chǎn)生出數(shù)次諧波電流注入系 統(tǒng)。這些負(fù)載的諧波沒有隨不同負(fù)載變化的特征，從而使注入網(wǎng)絡(luò)的諧波電流出現(xiàn)忽大忽 小，時(shí)隱時(shí)現(xiàn)的現(xiàn)象。高壓端的諧波一方面來自負(fù)載設(shè)備產(chǎn)生的大量諧波，另一方面是外部伴隨電網(wǎng)系 統(tǒng)而來的其他諧波。諧波的危害十分嚴(yán)重，使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣 設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引 起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會(huì) 引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對(duì)于電力系統(tǒng)外部，諧波對(duì)通信設(shè) 備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提供高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電力 中的諧波進(jìn)行過濾的功能，提高電能利用率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案一種高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)，包括殘壓保護(hù)電路、電壓濾波電路、抑制 控制電路、放電回路電路、浪涌保護(hù)電路，其中，所述殘壓保護(hù)電路包括相互串聯(lián)的三極放電管、第一濾波電抗電阻和殘壓放電電阻，其中，所述三極放電 管輸入端與高壓電源相連，所述殘壓放電電阻兩端并聯(lián)有兩個(gè)殘壓控制器，第一殘壓控制 器正極與第二殘壓控制器的負(fù)極相連；所述抑制電路包括相互串聯(lián)的第一硅壓敏電阻和抑制二極管，其中，所述雙向二極管輸入端與所述 三極放電管相連； 所述電壓濾波電路包括相互串聯(lián)的第二濾波電抗電阻和第一電容，所述第二濾波電抗電阻輸入端與所述 高壓電源相連；所述放電回路電路包括[0014]相互串聯(lián)的第二電容、第二硅壓敏電阻和氣體放電管，其中，所述第二電容輸入端 與所述高壓電源相連；所述浪涌保護(hù)電路包括相互并聯(lián)的第三電容、二極放電管和壓敏電阻，其中，所述第三電容輸入端與所述 第二電容的輸出端相連。優(yōu)選地，在上述系統(tǒng)中，所述殘壓控制器為單向可控硅。優(yōu)選地，在上述系統(tǒng)中，所述抑制二極管為雙向二極管。采用上述技術(shù)方案，高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)包括殘壓保護(hù)電路、電壓濾 波電路、抑制控制電路、放電電路、浪涌保護(hù)電路。采用多級(jí)抑制組件，有效清除高壓供電 線路普遍存在的浪涌、瞬變、高次諧波干擾，減少脈動(dòng)電流，降低畸變功耗以及由于感性負(fù) 載電流損失和溫度升高而造成的大量銅損、鐵損，大幅降低線路損耗，降低集膚效應(yīng)(Skin Effect)對(duì)用電效率的影響，同時(shí)可以有效地防止接觸電阻的增大而帶來的能量損耗，減少 了變壓器及電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生磁滯效應(yīng)和渦流現(xiàn)象，提高了變壓器及電機(jī)的有效容量，減少了 設(shè)備發(fā)熱，降低了損耗，提升了電能利用效率。同時(shí)，高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)能夠清除電網(wǎng)污染，避免由此而引起的供 電事故，有效地保護(hù)設(shè)備，減少大量的設(shè)備維修費(fèi)用、設(shè)備折舊費(fèi)以及生產(chǎn)效率降低造成的 損失。保護(hù)設(shè)備免受雷電、瞬變、高次諧波和浪涌的頻繁沖擊，降低設(shè)備運(yùn)行溫度，延長(zhǎng)使用 壽命，有效提升能效，大幅降低設(shè)備運(yùn)營(yíng)成本。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)原理圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)安裝示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。本實(shí)用新型提供高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電力中的諧波進(jìn) 行過濾的功能。如圖1所示，高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)由殘壓保護(hù)電路、電壓濾波電路、抑 制控制電路、放電回路電路、浪涌保護(hù)電路五個(gè)支路組成。其中，殘壓保護(hù)電路包括相互串聯(lián)的三極放電管、第一濾波電抗電阻和殘壓放電電阻，其中，所述三極放電 管輸入端與高壓電源相連，所述殘壓放電電阻兩端并聯(lián)有兩個(gè)殘壓控制器，第一殘壓控制器正極與第二殘壓控制器的負(fù)極相連。殘壓控制器是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號(hào)作用下由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo) 通，但一旦導(dǎo)通，外部信號(hào)就無法使其關(guān)斷，只能靠去除負(fù)載或降低其兩端電壓使其關(guān)斷。 單向可控硅為殘壓控制器的一種，具體由三個(gè)PN結(jié)PNPN組成的四層三端半導(dǎo)體器件與具 有一個(gè)PN結(jié)的二極管相比，單向可控硅正向?qū)ㄊ芸刂茦O電流控制；與具有兩個(gè)PN結(jié)的三 極管相比，差別在于對(duì)控制極電流沒有放大作用。抑制電路包括相互串聯(lián)的第一硅壓敏電阻和抑制二極管，其中，雙向二極管輸入端與所述三極 放電管相連。硅壓敏電阻是一種電阻值隨著外加電壓敏感變化的電阻器，主要用途是對(duì)異常 過電壓的感知、抑制和浪涌能量的吸收，當(dāng)過電壓浪涌消失后，又迅速的恢復(fù)到高阻狀態(tài)， 保證線路的正常工作。抑制二極管也稱瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)，是一種具有雙向穩(wěn)壓特性和雙向 負(fù)阻特性的過壓保護(hù)器件，類似于壓敏電阻器。它應(yīng)用于各種交流及直流電源電路中，用來 抑制瞬間過電壓。當(dāng)被保護(hù)電路瞬間出現(xiàn)浪涌脈沖電壓時(shí)，雙向擊穿二極管能迅速齊納擊 穿，由高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，對(duì)浪涌電壓進(jìn)行分流和箝位，從而保護(hù)電路中各元件不被瞬 間浪涌脈沖電壓損壞。在電路中用字母VD或V表示。抑制二極管具有箝位限壓功能.它是工作在反向擊穿區(qū).由于它具有箝位電壓低 和動(dòng)作響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。特別適合用作多級(jí)保護(hù)電路中的最末幾級(jí)保護(hù)元件。瞬態(tài)電壓抑制 二極管(TVS)不會(huì)被擊穿，它能夠在電壓極高時(shí)降低電阻，從而使電流分流或控制其流向， 從而保護(hù)電路元件在瞬間電壓過高的情況下不被燒毀。電壓濾波電路包括相互串聯(lián)的第二濾波電抗電阻和第一電容，所述第二濾波電抗電阻輸入端與所述 高壓電源相連。放電回路包括相互串聯(lián)的第二電容、第二硅壓敏電阻和氣體放電管，其中，所述第二電容輸入端 與所述高壓電源相連。浪涌保護(hù)電路包括相互并聯(lián)的第三電容、二極放電管和壓敏電阻，其中，所述第三電容輸入端與所述 第二電容的輸出端相連。壓敏電阻壓敏電阻的最大特點(diǎn)是當(dāng)加在它上面的電壓低于它的閥值"UN"時(shí)， 流過它的電流極小，相當(dāng)于一只關(guān)死的閥門，當(dāng)電壓超過UN時(shí)，流過它的電流激增，相當(dāng)于 閥門打開。利用這一功能，可以抑制電路中經(jīng)常出現(xiàn)的異常過電壓，保護(hù)電路免受過電壓的損害。氣體放電管采用陶瓷密閉封裝，內(nèi)部由兩個(gè)或數(shù)個(gè)帶間隙的金屬電極，充以惰性 氣體(氬氣或氖氣)構(gòu)成。當(dāng)加到兩電極端的電壓達(dá)到使氣體放電管內(nèi)的氣體擊穿時(shí)，氣 體放電管便開始放電，并由高阻變成低阻，使電極兩端的電壓不超過擊穿電壓。浪涌保護(hù)電路一般由二級(jí)或三級(jí)組成，利用各種浪涌抑制器件的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn) 可靠保護(hù)。氣體放電管一般放在線路輸入端，作為一級(jí)浪涌保護(hù)器件，承受大的浪涌電流。二級(jí)保護(hù)器件采用壓敏電阻，在μ s級(jí)時(shí)間范圍內(nèi)更快地響應(yīng)。對(duì)于高靈敏的電子電路， 可采用三級(jí)保護(hù)器件TVS，在ps級(jí)時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)浪涌電壓產(chǎn)生響應(yīng)。當(dāng)雷電等浪涌到來 時(shí)，TVS首先起動(dòng)，會(huì)把瞬間過電壓精確控制在一定的水平；如果浪涌電流大，則壓敏電阻 起動(dòng)，并泄放一定的浪涌電流；兩端的電壓會(huì)有所提高，直至推動(dòng)前級(jí)氣體放電管的放電， 把大電流泄放到地。如圖2所示，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，接入高壓電源Li、L2、L3后，設(shè)備的五個(gè)電路分別發(fā) 揮各自的功能。浪涌保護(hù)電路針對(duì)電網(wǎng)中的浪涌進(jìn)行泄放；放電電路負(fù)責(zé)釋放瞬變；抑制 控制電路顧名思義起到抑制浪涌、瞬變、諧波的作用；電壓濾波電路濾波電網(wǎng)中的諧波污 染；殘壓保護(hù)電路主要是保護(hù)電網(wǎng)免受雷擊脈沖電壓波形的沖擊，經(jīng)上述電路處理后輸出 至PE。采用上述技術(shù)方案，高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)包括殘壓保護(hù)電路、電壓濾 波電路、抑制控制電路、放電電路、浪涌保護(hù)電路。采用多級(jí)抑制組件，有效清除高壓供電 線路普遍存在的浪涌、瞬變、高次諧波干擾，減少脈動(dòng)電流，降低畸變功耗以及由于感性負(fù) 載電流損失和溫度升高而造成的大量銅損、鐵損，大幅降低線路損耗，降低集膚效應(yīng)(Skin Effect)對(duì)用電效率的影響，同時(shí)可以有效地防止接觸電阻的增大而帶來的能量損耗，減少 了變壓器及電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生磁滯效應(yīng)和渦流現(xiàn)象，提高了變壓器及電機(jī)的有效容量，減少了 設(shè)備發(fā)熱，降低了損耗，提升了電能利用效率。同時(shí)，高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)能夠清除電網(wǎng)污染，避免由此而引起的供 電事故，有效地保護(hù)設(shè)備，減少大量的設(shè)備維修費(fèi)用、設(shè)備折舊費(fèi)以及生產(chǎn)效率降低造成的 損失。保護(hù)設(shè)備免受雷電、瞬變、高次諧波和浪涌的頻繁沖擊，降低設(shè)備運(yùn)行溫度，延長(zhǎng)使用 壽命，有效提升能效，大幅降低設(shè)備運(yùn)營(yíng)成本。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新 型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定 義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因 此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理 和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求一種高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，包括殘壓保護(hù)電路、電壓濾波電路、抑制控制電路、放電回路電路、浪涌保護(hù)電路，其中，所述殘壓保護(hù)電路包括相互串聯(lián)的三極放電管、第一濾波電抗電阻和殘壓放電電阻，其中，所述三極放電管輸入端與高壓電源相連，所述殘壓放電電阻兩端并聯(lián)有兩個(gè)殘壓控制器，第一殘壓控制器正極與第二殘壓控制器的負(fù)極相連；所述抑制控制電路包括相互串聯(lián)的第一硅壓敏電阻和抑制二極管，其中，所述雙向二極管輸入端與所述三極放電管相連；所述電壓濾波電路包括相互串聯(lián)的第二濾波電抗電阻和第一電容，所述第二濾波電抗電阻輸入端與所述高壓電源相連；所述放電回路電路包括相互串聯(lián)的第二電容、第二硅壓敏電阻和氣體放電管，其中，所述第二電容輸入端與所述高壓電源相連；所述浪涌保護(hù)電路包括相互并聯(lián)的第三電容、二極放電管和壓敏電阻，其中，所述第三電容輸入端與所述第二電容的輸出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述殘壓控制器為單向可控硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抑制二極管為雙向二極管。
專利摘要本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種高壓無源電力濾波保護(hù)補(bǔ)償系統(tǒng)，包括殘壓保護(hù)電路、電壓濾波電路、抑制控制電路、放電電路、浪涌保護(hù)電路。采用多級(jí)抑制組件，有效清除高壓供電線路普遍存在的浪涌、瞬變、高次諧波干擾，減少脈動(dòng)電流，降低畸變功耗以及由于感性負(fù)載電流損失和溫度升高而造成的大量銅損、鐵損，大幅降低線路損耗，降低集膚效應(yīng)(Skin Effect)對(duì)用電效率的影響，同時(shí)可以有效地防止接觸電阻的增大而帶來的能量損耗，減少了變壓器及電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生磁滯效應(yīng)和渦流現(xiàn)象，提高了變壓器及電機(jī)的有效容量，減少了設(shè)備發(fā)熱，提升了電能利用效率。
文檔編號(hào)H02J3/01GK201726126SQ20092029229
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者仲崇林, 王高峰, 高善毅 申請(qǐng)人:青島鑫能能源科技有限公司