高壓無源電力濾波保護補償系統的製作方法

2023-10-22 03:45:07 1

專利名稱：高壓無源電力濾波保護補償系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力節能環保技術領域，更具體地說，涉及高壓無源電力濾波保 護補償系統。
背景技術：
目前，高壓設備的使用範圍基本上覆蓋了我國各主要行業，如電力、市政供水、冶 金、石油、化工、採礦、煤炭、造紙、建材等等。各種非線性用電設備是產生諧波的主要原因， 由於非線性設備產生的諧波電流通過系統網絡注入到系統電源中，畸變電流經系統阻抗使 母線電壓發生畸變，使電能質量受到汙染。如化工行業的高頻爐、電解設備、鋼鐵行業的煉 鋼爐、大型軋機、矽整流設備、它們向電網取用基波電流的同時產生出數次諧波電流注入系 統。這些負載的諧波沒有隨不同負載變化的特徵，從而使注入網絡的諧波電流出現忽大忽 小，時隱時現的現象。高壓端的諧波一方面來自負載設備產生的大量諧波，另一方面是外部伴隨電網系 統而來的其他諧波。諧波的危害十分嚴重，使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣 設備過熱、產生振動和噪聲，並使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。諧波可引 起電力系統局部並聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會 引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂。對於電力系統外部，諧波對通信設 備和電子設備會產生嚴重幹擾。

實用新型內容有鑑於此，本實用新型提供高壓無源電力濾波保護補償系統，以實現對高壓電力 中的諧波進行過濾的功能，提高電能利用率。為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案一種高壓無源電力濾波保護補償系統，包括殘壓保護電路、電壓濾波電路、抑制 控制電路、放電迴路電路、浪湧保護電路，其中，所述殘壓保護電路包括相互串聯的三極放電管、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並聯有兩個殘壓控制器，第一殘壓控制 器正極與第二殘壓控制器的負極相連；所述抑制電路包括相互串聯的第一矽壓敏電阻和抑制二極體，其中，所述雙向二極體輸入端與所述 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；所述放電迴路電路包括[0014]相互串聯的第二電容、第二矽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；所述浪湧保護電路包括相互並聯的第三電容、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。優選地，在上述系統中，所述殘壓控制器為單向可控矽。優選地，在上述系統中，所述抑制二極體為雙向二極體。採用上述技術方案，高壓無源電力濾波保護補償系統包括殘壓保護電路、電壓濾 波電路、抑制控制電路、放電電路、浪湧保護電路。採用多級抑制組件，有效清除高壓供電 線路普遍存在的浪湧、瞬變、高次諧波幹擾，減少脈動電流，降低畸變功耗以及由於感性負 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(Skin Effect)對用電效率的影響，同時可以有效地防止接觸電阻的增大而帶來的能量損耗，減少 了變壓器及電機內部產生磁滯效應和渦流現象，提高了變壓器及電機的有效容量，減少了 設備發熱，降低了損耗，提升了電能利用效率。同時，高壓無源電力濾波保護補償系統能夠清除電網汙染，避免由此而引起的供 電事故，有效地保護設備，減少大量的設備維修費用、設備折舊費以及生產效率降低造成的 損失。保護設備免受雷電、瞬變、高次諧波和浪湧的頻繁衝擊，降低設備運行溫度，延長使用 壽命，有效提升能效，大幅降低設備運營成本。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提 下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例提供的高壓無源電力濾波保護補償系統原理圖；圖2為本實用新型實施例提供的高壓無源電力濾波保護補償系統安裝示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。本實用新型提供高壓無源電力濾波保護補償系統，以實現對高壓電力中的諧波進 行過濾的功能。如圖1所示，高壓無源電力濾波保護補償系統由殘壓保護電路、電壓濾波電路、抑 制控制電路、放電迴路電路、浪湧保護電路五個支路組成。其中，殘壓保護電路包括相互串聯的三極放電管、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並聯有兩個殘壓控制器，第一殘壓控制器正極與第二殘壓控制器的負極相連。殘壓控制器是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號作用下由關斷變為導 通，但一旦導通，外部信號就無法使其關斷，只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關斷。 單向可控矽為殘壓控制器的一種，具體由三個PN結PNPN組成的四層三端半導體器件與具 有一個PN結的二極體相比，單向可控矽正嚮導通受控制極電流控制；與具有兩個PN結的三 極管相比，差別在於對控制極電流沒有放大作用。抑制電路包括相互串聯的第一矽壓敏電阻和抑制二極體，其中，雙向二極體輸入端與所述三極 放電管相連。矽壓敏電阻是一種電阻值隨著外加電壓敏感變化的電阻器，主要用途是對異常 過電壓的感知、抑制和浪湧能量的吸收，當過電壓浪湧消失後，又迅速的恢復到高阻狀態， 保證線路的正常工作。抑制二極體也稱瞬態電壓抑制二極體(TVS)，是一種具有雙向穩壓特性和雙向 負阻特性的過壓保護器件，類似於壓敏電阻器。它應用於各種交流及直流電源電路中，用來 抑制瞬間過電壓。當被保護電路瞬間出現浪湧脈衝電壓時，雙向擊穿二極體能迅速齊納擊 穿，由高阻狀態變為低阻狀態，對浪湧電壓進行分流和箝位，從而保護電路中各元件不被瞬 間浪湧脈衝電壓損壞。在電路中用字母VD或V表示。抑制二極體具有箝位限壓功能.它是工作在反向擊穿區.由於它具有箝位電壓低 和動作響應快的優點。特別適合用作多級保護電路中的最末幾級保護元件。瞬態電壓抑制 二極體(TVS)不會被擊穿，它能夠在電壓極高時降低電阻，從而使電流分流或控制其流向， 從而保護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。放電迴路包括相互串聯的第二電容、第二矽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。浪湧保護電路包括相互並聯的第三電容、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是當加在它上面的電壓低於它的閥值"UN"時， 流過它的電流極小，相當於一隻關死的閥門，當電壓超過UN時，流過它的電流激增，相當於 閥門打開。利用這一功能，可以抑制電路中經常出現的異常過電壓，保護電路免受過電壓的損害。氣體放電管採用陶瓷密閉封裝，內部由兩個或數個帶間隙的金屬電極，充以惰性 氣體(氬氣或氖氣)構成。當加到兩電極端的電壓達到使氣體放電管內的氣體擊穿時，氣 體放電管便開始放電，並由高阻變成低阻，使電極兩端的電壓不超過擊穿電壓。浪湧保護電路一般由二級或三級組成，利用各種浪湧抑制器件的特點，可以實現 可靠保護。氣體放電管一般放在線路輸入端，作為一級浪湧保護器件，承受大的浪湧電流。二級保護器件採用壓敏電阻，在μ s級時間範圍內更快地響應。對於高靈敏的電子電路， 可採用三級保護器件TVS，在ps級時間範圍內對浪湧電壓產生響應。當雷電等浪湧到來 時，TVS首先起動，會把瞬間過電壓精確控制在一定的水平；如果浪湧電流大，則壓敏電阻 起動，並洩放一定的浪湧電流；兩端的電壓會有所提高，直至推動前級氣體放電管的放電， 把大電流洩放到地。如圖2所示，在實際應用時，接入高壓電源Li、L2、L3後，設備的五個電路分別發 揮各自的功能。浪湧保護電路針對電網中的浪湧進行洩放；放電電路負責釋放瞬變；抑制 控制電路顧名思義起到抑制浪湧、瞬變、諧波的作用；電壓濾波電路濾波電網中的諧波汙 染；殘壓保護電路主要是保護電網免受雷擊脈衝電壓波形的衝擊，經上述電路處理後輸出 至PE。採用上述技術方案，高壓無源電力濾波保護補償系統包括殘壓保護電路、電壓濾 波電路、抑制控制電路、放電電路、浪湧保護電路。採用多級抑制組件，有效清除高壓供電 線路普遍存在的浪湧、瞬變、高次諧波幹擾，減少脈動電流，降低畸變功耗以及由於感性負 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(Skin Effect)對用電效率的影響，同時可以有效地防止接觸電阻的增大而帶來的能量損耗，減少 了變壓器及電機內部產生磁滯效應和渦流現象，提高了變壓器及電機的有效容量，減少了 設備發熱，降低了損耗，提升了電能利用效率。同時，高壓無源電力濾波保護補償系統能夠清除電網汙染，避免由此而引起的供 電事故，有效地保護設備，減少大量的設備維修費用、設備折舊費以及生產效率降低造成的 損失。保護設備免受雷電、瞬變、高次諧波和浪湧的頻繁衝擊，降低設備運行溫度，延長使用 壽命，有效提升能效，大幅降低設備運營成本。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新 型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術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用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因 此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理 和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求一種高壓無源電力濾波保護補償系統，其特徵在於，包括殘壓保護電路、電壓濾波電路、抑制控制電路、放電迴路電路、浪湧保護電路，其中，所述殘壓保護電路包括相互串聯的三極放電管、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並聯有兩個殘壓控制器，第一殘壓控制器正極與第二殘壓控制器的負極相連；所述抑制控制電路包括相互串聯的第一矽壓敏電阻和抑制二極體，其中，所述雙向二極體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；所述放電迴路電路包括相互串聯的第二電容、第二矽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；所述浪湧保護電路包括相互並聯的第三電容、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.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述殘壓控制器為單向可控矽。
3.根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述抑制二極體為雙向二極體。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種高壓無源電力濾波保護補償系統，包括殘壓保護電路、電壓濾波電路、抑制控制電路、放電電路、浪湧保護電路。採用多級抑制組件，有效清除高壓供電線路普遍存在的浪湧、瞬變、高次諧波幹擾，減少脈動電流，降低畸變功耗以及由於感性負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(Skin Effect)對用電效率的影響，同時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內部產生磁滯效應和渦流現象，提高了變壓器及電機的有效容量，減少了設備發熱，提升了電能利用效率。
文檔編號H02J3/01GK201726126SQ20092029229
公開日2011年1月26日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者仲崇林, 王高峰, 高善毅 申請人:青島鑫能能源科技有限公司