一種電能負(fù)載平衡裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，是涉及一種電能負(fù)載平衡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在低壓三相四線制的城市居民和農(nóng)網(wǎng)供電系統(tǒng)中:由于用電戶多為單相負(fù)荷或單相和三相負(fù)荷混用，并且負(fù)荷大小不同和用電時(shí)間的不同。所以，電網(wǎng)中三相間的不平衡電流是客觀存在的，并且這種用電不平衡狀況無規(guī)律性，也無法事先預(yù)知。導(dǎo)致了低壓供電系統(tǒng)三相負(fù)載的長期性不平衡。電網(wǎng)中的不平衡電流會(huì)增加線路及變壓器的銅損，還會(huì)增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至?xí)绊懽儔浩鞯陌踩\(yùn)行，最終又反饋加劇三相電壓的不平衡。不僅如此，三相不平衡還會(huì)對(duì)電網(wǎng)和用電設(shè)備造成諸多危害:
[0003]其一是增加線路的電能損耗。在三相四線制供電網(wǎng)絡(luò)中，電流通過線路導(dǎo)線時(shí)，因存在阻抗必將產(chǎn)生電能損耗，其損耗與通過電流的平方成正比。當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)以三相四線制供電時(shí)，由于有單相負(fù)載存在，造成三相負(fù)載不平衡在所難免。當(dāng)三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，中性線即有電流通過。這樣不但相線有損耗，而且中性線也產(chǎn)生損耗，從而增加了電網(wǎng)線路的損耗。
[0004]其二是增加配電變壓器的電能損耗。配電變壓器是低壓電網(wǎng)的供電主設(shè)備，當(dāng)其在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行時(shí)，將會(huì)造成配變損耗的增加。因?yàn)榕渥兊墓β蕮p耗是隨負(fù)載的不平衡度而變化的。
[0005]其三是配變出力減少。配變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，其繞組結(jié)構(gòu)是按負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)的，其繞組性能基本一致，各相額定容量相等。配變的最大允許出力要受到每相額定容量的限制。假如當(dāng)配變處于三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行，負(fù)載輕的一相就有富余容量，從而使配變的出力減少。其出力減少程度與三相負(fù)載的不平衡度有關(guān)。三相負(fù)載不平衡越大，配變出力減少越多。為此，配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，其輸出的容量就無法達(dá)到額定值，其備用容量亦相應(yīng)減少，過載能力也降低。假如配變?cè)谶^載工況下運(yùn)行，即極易引發(fā)配變發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐膳渥儫龘p。
[0006]其四是配變產(chǎn)生零序電流。配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負(fù)載不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。運(yùn)行中的配變?nèi)舸嬖诹阈螂娏?，則其鐵芯中將產(chǎn)生零序磁通。(高壓側(cè)沒有零序電流)這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構(gòu)件作為通道通過，而鋼構(gòu)件的導(dǎo)磁率較低，零序電流通過鋼構(gòu)件時(shí)，即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構(gòu)件局部溫度升高甚至發(fā)熱。配變的繞組絕緣也可能因過熱而加快老化，導(dǎo)致設(shè)備壽命降低。同時(shí)，零序電流的存在也會(huì)增加配變的損耗。
[0007]其五是影響用電設(shè)備的安全運(yùn)行。配變是根據(jù)三相負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)的，其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。當(dāng)配變?cè)谌嘭?fù)載平衡時(shí)運(yùn)行，其三相電流基本相等，配變內(nèi)部每相壓降也基本相同，則配變輸出的三相電壓也是平衡的。
[0008]其六是降低負(fù)載電動(dòng)機(jī)效率。配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將引起輸出電壓三相不平衡。由于不平衡電壓存在著正序、負(fù)序、零序三個(gè)電壓分量，當(dāng)這種不平衡的電壓輸入電動(dòng)機(jī)后，負(fù)序電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與正序電壓產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相反，起到制動(dòng)作用。但由于正序磁場(chǎng)比負(fù)序磁場(chǎng)要強(qiáng)得多，電動(dòng)機(jī)仍按正序磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。而由于負(fù)序磁場(chǎng)的制動(dòng)作用，必將引起電動(dòng)機(jī)輸出功率減少，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)效率降低。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的溫升和無功損耗，也將隨三相電壓的不平衡度而增大。所以電動(dòng)機(jī)在三相電壓不平衡狀況下運(yùn)行，是非常不經(jīng)濟(jì)和不安全的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]為克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型提供一種能夠平衡控制三相輸出電壓、降低線路損耗的電能負(fù)載平衡裝置。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0011]—種電能負(fù)載平衡裝置，包括帶有引腳的控制器U1，連接于三相交流電供電輸入端的斷路器QF，分別在每一相上與斷路器QF串聯(lián)并與控制器U1的引腳連接以為控制器U1提供電流信號(hào)輸入的電流互感器TA1、TA2和TA3，在電流互感器TA1、TA2和TA3后串聯(lián)接入三相交流電至負(fù)載的供電線路的電力平衡器U2，連接于電力平衡器U2和三個(gè)電流互感器TA1、TA2、TA3之間的交流接觸器KM4，連接于電力平衡器U2和負(fù)載之間的交流接觸器KM5，與串聯(lián)后的交流接觸器KM4、電力平衡器U2和交流接觸器KM5并聯(lián)的交流接觸器KM6，以及在電力平衡器U2匹配三相的三個(gè)輸入端接點(diǎn)與中性線N之間并聯(lián)設(shè)置的交流接觸器KM1、KM2和KM3，其中，所述控制器U1的引腳通過并聯(lián)的六個(gè)交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6的線圈連接中性線N，控制器U1的引腳通過電力平衡器U2的輸出端接入電壓信號(hào)。
[0012]具體地，所述控制器U1的引腳共16個(gè)，其中6個(gè)連接交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6的線圈，4個(gè)用于接入電流信號(hào)，4個(gè)用于接入電壓信號(hào)，其余2個(gè)中的一個(gè)連接于電流互感器TA3和斷路器QF之間，一個(gè)直接與中性線N連接，用于獲取供電。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0014]本實(shí)用新型通過電流互感器獲取三相交流電輸入的電流信號(hào)，通過檢測(cè)負(fù)載端的電壓信號(hào)，對(duì)供電電能指標(biāo)進(jìn)行匹配對(duì)比均衡，然后由控制器將均衡結(jié)果通過交流接觸器的線圈電磁控制方式反饋到電力平衡器和相應(yīng)的各線路中，從而保證了各相之間的電能平衡，進(jìn)而優(yōu)化了電力輸出參數(shù)，提高供電性能，確保了配電變壓器端的穩(wěn)定和用電設(shè)備的安全，并且本實(shí)用新型設(shè)計(jì)巧妙，體積小巧，使用方便，易于生產(chǎn)制造，成本低廉，具有廣泛的應(yīng)用前景，適合推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，本實(shí)用新型的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
實(shí)施例
[0017]如圖1所示，該電能負(fù)載平衡裝置，主要由接入三相交流電供電線路中的控制器U1和電力平衡器U2，以及用于檢測(cè)的電流互感器TA1、TA2、TA3和用于控制的交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6構(gòu)成。其具體構(gòu)成結(jié)構(gòu)如下:
[0018]所述控制器U1采用集成式的控制芯片，具有1~16個(gè)引腳。所述電流互感器和電力平衡器U2依次串聯(lián)在三相交流電為負(fù)載供電的供電線路中，在三相交流電的接入端設(shè)置斷路器QF保障接入用電安全；在電力平衡器U2的輸入端串聯(lián)交流接觸器KM4，輸出端串聯(lián)交流接觸器KM5，用于控制電力平衡器的輸入輸出。交流接觸器KM6以與串聯(lián)后的交流接觸器KM4、電力平衡器U2和交流接觸器KM5并聯(lián)的形式接入三相交流點(diǎn)的供電線路中，作為安全旁路單元，在裝置發(fā)生故障時(shí)能通電備用。以A、B、C表示三相交流電輸入端，N表示中性線，L1、L2、L3表示三相線并連接負(fù)載，三個(gè)電流互感器TA1、TA2、TA3分別在對(duì)應(yīng)的一相上串聯(lián)于斷路器QF的輸出端，并與中性線N關(guān)聯(lián)，同時(shí)三個(gè)電流互感器的信號(hào)輸出端與控制器U1的9、10、11引腳連接且12引腳也與中性線關(guān)聯(lián)，由此檢測(cè)接收供電線路的電流信號(hào)。而控制器U1的13、14、15、16引腳通過連接負(fù)載端的Ll、L2、L3、N線來檢測(cè)接收供電線路的用電電壓信號(hào)。
[0019]所述電力平衡器U2的三個(gè)輸入端接點(diǎn)分別用X、Y、Z表示，其中每個(gè)接點(diǎn)有三個(gè)分支，即X1、Χ2、Χ3、Yl、Υ2、Υ3、Zl、Ζ2、Ζ3，交流接觸器ΚΜ1的進(jìn)線端連接Π、Yl、Ζ1三個(gè)點(diǎn)，交流接觸器ΚΜ2的進(jìn)線端連接Χ2、Υ2、Ζ2三個(gè)點(diǎn)，交流接觸器ΚΜ3的進(jìn)線端連接Χ3、Υ3、Ζ3三個(gè)點(diǎn)，這三個(gè)交流接觸器ΚΜ1、ΚΜ2、ΚΜ3的出線端并聯(lián)后連接中性線Ν。同時(shí)，控制器U1的3、4、5、6、7、8引腳依次連接交流接觸器珊1、珊2、珊3、謂4、珊5、謂6的線圈構(gòu)成并聯(lián)，然后連接中性線Ν。控制器U1的2引腳直接連接中性線Ν，1引腳連接于電流互感器ΤΑ3和斷路器QF之間。
[0020]工作時(shí)，供電依次經(jīng)過斷路器QF、三個(gè)電流互感器、交流接觸器ΚΜ4、電力平衡器U2、交流接觸器ΚΜ5至負(fù)載，此時(shí)交流接觸器ΚΜ6為斷開狀態(tài)，控制器U1通過電流互感器檢測(cè)到供電線路的電流信號(hào)，并通過負(fù)載端檢測(cè)到供電線路的電壓信號(hào)，進(jìn)行匹配對(duì)比均衡，然后將反饋結(jié)果通過電流作用于六個(gè)交流接觸器的線圈對(duì)其進(jìn)行控制，使電力平衡器調(diào)整供電線路中各相的負(fù)載情況實(shí)現(xiàn)平衡。當(dāng)需要檢修或出現(xiàn)故障時(shí)，交流接觸器ΚΜ4自動(dòng)或手動(dòng)斷開，交流接觸器ΚΜ6自動(dòng)或手動(dòng)閉合，可繼續(xù)為負(fù)載端供電。
[0021]通過上述設(shè)置，本實(shí)用新型能夠?qū)⑷嗖黄胶怆妷航档?%以下，延長了用電設(shè)備的使用壽命，節(jié)約電能。
[0022]上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，但凡采用本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行非創(chuàng)造性勞動(dòng)而作出的變化，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電能負(fù)載平衡裝置，其特征在于，包括帶有引腳的控制器U1，連接于三相交流電供電輸入端的斷路器QF，分別在每一相上與斷路器QF串聯(lián)并與控制器U1的引腳連接以為控制器U1提供電流信號(hào)輸入的電流互感器TA1、TA2和TA3，在電流互感器TA1、TA2和TA3后串聯(lián)接入三相交流電至負(fù)載的供電線路的電力平衡器U2，連接于電力平衡器U2和三個(gè)電流互感器TA1、TA2、TA3之間的交流接觸器KM4，連接于電力平衡器U2和負(fù)載之間的交流接觸器KM5，與串聯(lián)后的交流接觸器KM4、電力平衡器U2和交流接觸器KM5并聯(lián)的交流接觸器KM6，以及在電力平衡器U2匹配三相的三個(gè)輸入端接點(diǎn)與中性線N之間并聯(lián)設(shè)置的交流接觸器KM1、KM2和KM3，其中，所述控制器U1的引腳通過并聯(lián)的六個(gè)交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6的線圈連接中性線N，控制器U1的引腳通過電力平衡器U2的輸出端接入電壓信號(hào)；所述控制器U1的引腳共16個(gè)，其中6個(gè)連接交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6的線圈，4個(gè)用于接入電流信號(hào)，4個(gè)用于接入電壓信號(hào)，其余2個(gè)中的一個(gè)連接于電流互感器TA3和斷路器QF之間，一個(gè)直接與中性線N連接，用于獲取供電。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電能負(fù)載平衡裝置，包括控制器，斷路器，與斷路器串聯(lián)并提供電流信號(hào)輸入的三個(gè)電流互感器，在電流互感器后串聯(lián)的電力平衡器，分別連接于電力平衡器輸入端和輸出端的兩個(gè)交流接觸器，以及在電力平衡器與中性線之間并聯(lián)設(shè)置的三個(gè)交流接觸器，控制器還通過電力平衡器的輸出端接入電壓信號(hào)。本實(shí)用新型通過電流互感器獲取三相交流電輸入的電流信號(hào)，通過檢測(cè)負(fù)載端的電壓信號(hào)，對(duì)供電電能指標(biāo)進(jìn)行匹配對(duì)比均衡，然后由控制器將均衡結(jié)果通過交流接觸器的線圈電磁控制方式反饋到電力平衡器和相應(yīng)的各線路中，從而保證了各相之間的電能平衡，進(jìn)而優(yōu)化了電力輸出參數(shù)，提高供電性能，確保了配電變壓器端的穩(wěn)定和用電設(shè)備的安全。
【IPC分類】H02J3/26
【公開號(hào)】CN204967281
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520519661
【發(fā)明人】張小平, 潘增先, 湯中義
【申請(qǐng)人】四川美邦電氣有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年7月17日