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低壓六相配電系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201310004752.0

申請日:

2013.01.07

公開號:

CN103023031B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02J 3/00申請日:20130107|||公開
IPC分類號: H02J3/00; H02J3/01 主分類號: H02J3/00
申請人: 王財勇
發明人: 王財勇; 楊龍山; 袁學群; 楊程; 王運才
地址: 100101 北京市朝陽區安慧北里安園21號
優先權:
專利代理機構: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002 代理人: 王瑩
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310004752.0

授權公告號:

103023031B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.07|||2013.05.01|||2013.04.03

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種低壓六相配電系統,該系統包括:低壓配電開關柜(5)和至少一個分裂移相變壓器(2),分裂移相變壓器(2)設置有兩個低壓二次繞阻(3),所述低壓二次繞阻(3)設置有中性線,每個低壓二次繞阻(3)設置有三根相線,所述低壓配電開關柜(5)設置有六根低壓母線(7)和一根中性線和PE線,兩個低壓二次繞阻(3)的六根相線分別與低壓配電開關柜(5)的六根低壓母線(7)連接,低壓二次繞阻(3)的中性線與低壓配電開關柜(5)的中性線連接。本發明的低壓六相配電系統能有效的消除或減少諧波,對三次諧波的消除效果尤為明顯,配電系統的傳輸功率密度更大,傳輸能力更強,能夠降低電網損耗,提高了低壓配電系統運行的穩定性和可靠性,節能降耗,改善了系統性能。

權利要求書

權利要求書一種低壓六相配電系統,其特征在于,該系統包括:低壓配電開關柜(5)和至少一個分裂移相變壓器(2),所述分裂移相變壓器(2)與電網三相電源系統(1)連接,分裂移相變壓器(2)設置有兩個低壓二次繞阻(3),所述低壓二次繞阻(3)設置有中性線,每個低壓二次繞阻(3)設置有三根相線,所述低壓配電開關柜(5)設置有六根低壓母線(7)和一根中性線和PE線,兩個低壓二次繞阻(3)的六根相線分別與低壓配電開關柜(5)的六根低壓母線(7)連接,低壓二次繞阻(3)的中性線與低壓配電開關柜(5)的中性線連接,用于減少和消除設備產生的諧波。
權利要求1所述的低壓六相配電系統,其特征在于,所述分裂移相變壓器(2)低壓二次繞組(3)采用雙Y接法,相移為30度。
權利要求1所述的低壓六相配電系統,其特征在于,所述低壓配電開關柜(5)與分裂移相變壓器(2)之間的六根相線上設置有斷路器(8)。
權利要求1所述的低壓六相配電系統,其特征在于,所述低壓六相配電系統設置有兩個分裂移相變壓器(2)。
權利要求4所述的低壓六相配電系統,其特征在于,所述低壓六相配電開關柜(5)的六根低壓母線(7)在所述兩個分裂移相變壓器(2)之間設置有斷路器(8),斷路器(8)斷開時將六根低壓母線(7)分為母線Ⅰ和母線Ⅱ,兩個分裂移相變壓器(2)的相線分別與母線Ⅰ和母線Ⅱ連接。
權利要求1?5中任意一項所述的低壓六相配電系統,其特征在于,所述兩個低壓二次繞阻(3)的中性線相互連接。
權利要求3或4所述的低壓六相配電系統,其特征在于,所述斷路器為六相斷路器。
權利要求3或4所述的低壓六相配電系統,其特征在于,所述斷路器為兩個三相斷路器。
權利要求1或4所述的低壓六相配電系統,其特征在于,所述低壓配電開關柜(5)為兩個三相低壓配電開關柜(5),所述三相低壓配電開關柜(5)的低壓母線(7)上設置有三相三極斷路器,用于在三相三極斷路器斷開時將三根母線分開,所述分裂移相變壓器(2)兩個低壓二次繞阻(3)的相線和中性線分別與兩個三相低壓配電開關柜(5)的母線交錯對應連接,所述兩個三相低壓配電開關柜(5)的中性線相互連接。
權利要求1或4所述的低壓六相配電系統,其特征在于,所述低壓配電開關柜(5)為兩個三相低壓配電開關柜(5),所述三相低壓配電開關柜(5)上設置有三相四極斷路器,用于在三相四極斷路器斷開時將三根母線分開,同時將中性線分開,所述分裂移相變壓器(2)兩個低壓二次繞阻(3)的相線和中性線分別與兩個三相低壓配電開關柜(5)的母線交錯對應連接,所述兩個三相低壓配電開關柜(5)中性線的連接方法與所述低壓二次繞阻相線的連接方式對應。

說明書

說明書低壓六相配電系統
技術領域
本發明涉及民用及工業電力分配領域,特別涉及一種低壓六相配電系統。
背景技術
隨著科學技術的發展,以及工業生產水平和人民生活水平的提高,非線性用電設備在電網中大量投運,如變頻驅動或晶閘管整流直流驅動設備、計算機、不間斷電源(UPS)、節能熒光燈系統等,這些非線性負載導致電網污染,造成了電網的諧波分量占的比重越來越大。諧波的存在嚴重威脅著供電系統的安全與穩定運行,影響著電網的質量,使電網的電壓與電流波形發生畸變,并且增加電網的供電損耗,浪費電網容量;尤其是在低壓配電系統中的三次諧波,使得功率損耗增加、設備的絕緣降低壽命縮短、接地保護功能失常、遙控功能失常,嚴重地威脅著供配電系統的安全運行。
在低壓三相配電系統中,目前消除諧波通常采用的方法是安裝無源濾波裝置或有源濾波裝置。無源濾波裝置主要采用LC回路,并聯于系統中,LC回路的設定,只能針對于某一次諧波,即針對于某一個頻率為低阻抗,使得該頻率流經為其設定的LC回路,達到消除(濾除)某一頻率的諧波的目的。LC回路在濾除諧波的同時,在基波對系統進行無功補償。這種濾波裝置簡單,成本較低,但不能消除干凈。
有源電力濾波裝置是用電力電子元件產生一個大小相等但方向相反的諧波電流,用以抵銷網絡中的諧波電流,這種裝置的主要元件是大功率電力電子器件,成本高,投資大,推廣使用有難度。
發明內容
(一)要解決的技術問題
本發明要解決的技術問題是:如何提供一種低壓六相配電系統能夠消除和減少諧波,尤其是針對三次諧波的消除,提高配電系統的傳輸功率密度和傳輸能力,降低電網損耗,防止中性線過載而引起火災等災害,易與現有低壓三相配電系統互相轉換,提高低壓配電系統運行的穩定性和可靠性,從而改善系統性能。
(二)技術方案
為解決上述技術問題,本發明提供了一種低壓六相配電系統,該系統包括:低壓配電開關柜5和至少一個分裂移相變壓器2,所述分裂移相變壓器2與電網三相電源系統1連接,分裂移相變壓器2設置有兩個低壓二次繞阻3,所述低壓二次繞阻3設置有中性線,每個低壓二次繞阻3設置有三根相線,所述低壓配電開關柜5設置有六根低壓母線7和一根中性線和PE線,兩個低壓二次繞阻3的六根相線分別與低壓配電開關柜5的六根低壓母線7連接,低壓二次繞阻3的中性線與低壓配電開關柜5的中性線連接,用于減少和消除設備產生的諧波。
優選的,所述分裂移相變壓器2低壓二次繞組3采用雙Y接法,相移為30度。
優選的,所述低壓配電開關柜5與分裂移相變壓器2之間的六根相線上設置有斷路器8。
優選的,所述低壓六相配電系統設置有兩個分裂移相變壓器2。
優選的,所述低壓六相配電開關柜5的六根低壓母線7在所述兩個分裂移相變壓器2之間設置有斷路器8,斷路器8斷開時將六根低壓母線7分為母線Ⅰ和母線Ⅱ,兩個分裂移相變壓器2的相線分別與母線Ⅰ和母線Ⅱ連接。
優選的,所述兩個低壓二次繞阻3的中性線相互連接。
優選的,所述斷路器為六相斷路器。
優選的,所述斷路器為兩個三相斷路器。
優選的,所述低壓配電開關柜5為兩個三相低壓配電開關柜5,所述三相低壓配電開關柜5的低壓母線7上設置有三相三極斷路器,用于在三相三極斷路器斷開時將三根母線分開,所述分裂移相變壓器2兩個低壓二次繞阻3的相線和中性線分別與兩個三相低壓配電開關柜5的母線交錯對應連接,所述兩個三相低壓配電開關柜5的中性線相互連接。
優選的,所述低壓配電開關柜5為兩個三相低壓配電開關柜5,所述三相低壓配電開關柜5上設置有三相四極斷路器,用于在三相四極斷路器斷開時將三根母線分開,同時將中性線分開,所述分裂移相變壓器2兩個低壓二次繞阻3的相線和中性線分別與兩個三相低壓配電開關柜5的母線交錯對應連接,所述兩個三相低壓配電開關柜5中性線的連接方法與所述低壓二次繞阻相線的連接方式對應。
(三)有益效果
本發明的低壓六相配電系統能有效的消除或減少諧波,對三次諧波的消除效果尤為明顯,配電系統的傳輸功率密度更大,傳輸能力更強,能夠降低電網損耗,防止中性線過載而引起火災等災害,節能降耗,易與現有低壓三相配電系統互相轉換,提高了低壓配電系統運行的穩定性和可靠性,改善了系統性能,適合于民用及工業的低壓配電系統中。
附圖說明
圖1是本發明實施例低壓六相配電系統的一種連接結構圖。
圖2是本發明實施例低壓六相配電系統的一種連接結構圖。
圖3是本發明實施例低壓六相配電系統的一種連接結構圖。
圖4是本發明實施例低壓六相配電系統的一種連接結構圖。
圖5是本發明實施例低壓六相配電系統的一種連接結構圖。
圖6是本發明實施例低壓六相配電系統的一種連接結構圖。
圖7是本發明實施例低壓六相配電系統的六相電壓向量圖。
圖8是本發明實施例低壓六相配電系統的消除三次諧波的波形原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例,對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明,但不用來限制本發明的范圍。
實施例1本發明實施例的低壓六相配電系統如圖1所示,低壓六相配電系統,包括系統三相電網1,分裂移相變壓器2,低壓母線橋4,低壓配電開關柜5,低壓配電盤6,低壓斷路器8及低壓電纜9等。分裂移相變壓器2的一次側與系統三相電網1相連,分裂移相變壓器2的兩個低壓二次繞組3分別通過低壓母線橋4或低壓電纜9利用兩個三相三極低壓斷路器8直接與低壓配電開關柜5內的低壓母線7的六個相線母排相連,分裂移相變壓器2的兩個低壓二次繞組的中性點直接相連并與低壓配電開關柜5內的低壓母線7的中性線N母排相連,兩個三相三極進線低壓斷路器8、出線低壓斷路器8及低壓母線7均安裝在低壓配電開關柜5內,低壓配電開關柜5內的低壓母線7為由兩組三相配電母線構成,其中一組的電源來自分裂移相變壓器2的第一個低壓二次繞組3,即母線標號為LA,LB,LC,另一組的電源來自分裂移相變壓器2的第兩個低壓二次繞組3,即母線標號為LA’,LB’,LC’,再加上公共的中性線N母排及地線PE母排。低壓三相負荷可通過三相三極或四極低壓斷路器8或低壓熔斷器10與低壓配電開關柜5內的低壓母線7中的一組或另一組三相配電母線相連,六相負荷或低壓配電盤6通過兩個三極低壓斷路器8依次與低壓配電開關柜5內的低壓母線7的兩組相母線相連,N線及PE線的是否引出可根據負荷所需及所采用低壓配電系統的接地方式進行確定。低壓配電盤6同樣含有同低壓配電開關柜5內相同的兩組配電母線,所以其仍可對下級負荷進行配電。當下級能夠產生諧波的負荷均勻的分布在低壓配電盤6或低壓配電開關柜5內的兩組三相配電母線時,由于兩組三相配電母線相應的相序電壓相位相差180度,所以由兩組配電母線配電所各自產生的3次,9次等3的奇數次諧波相位也相差180度,同時由于每組配電母線所產生的3次,9次等3的奇數次諧波相位相同,并且他們都流過公共的中性線N,所以在中性線N實現3次,9次等3的奇數次諧波的自動抵消,而5,7次等奇次諧波也將由于兩組配電母線相序電壓相位差,也將出現一定的相位抵消或疊加,但疊加的最大值也不會超過采用單個三相配電時相應諧波次數的幅值,所以在低壓配電盤6及低壓配電開關柜5內總的諧波含量將減少,達到諧波治理的效果,且成本較低。
優選的,低壓六相配電系統設置有兩個分裂移相變壓器2如圖2和圖4所示。
優選的,低壓六相配電開關柜5的六根低壓母線7在所述兩個分裂移相變壓器2之間設置有斷路器8,斷路器8斷開時將六根低壓母線7分為母線Ⅰ和母線Ⅱ,兩個分裂移相變壓器2的相線分別與母線Ⅰ和母線Ⅱ連接。
優選的,兩個低壓二次繞阻3的中性線相互連接。
優選的,斷路器為六相斷路器如圖3和圖4所示。
實施例2實施例的低壓六相配電系如圖5所示,本發明兩臺分裂移相變壓器2的一次側均與系統三相電網1相連,其中一臺分裂移相變壓器2的兩個低壓二次繞組3分別通過低壓母線橋4或低壓電纜9利用兩個三相三極低壓斷路器8分別與兩個低壓配電開關柜5內的I母相連,所述低壓配電開關柜5為低壓三相配電開關柜,另一臺分裂移相變壓器2的兩個低壓二次繞組3分別通過低壓母線橋4或低壓電纜9利用兩個三相三極低壓斷路器8分別與2個低壓配電開關柜5內的II母相連。每個低壓配電開關柜5均內含I母和II母兩段母線,且兩段母線共用中性線N母排及PE母排。每臺分裂移相變壓器2的兩個低壓二次繞組的中性點分別與低壓配電開關柜5內的低壓母線7的中性線N母排相連,并將兩個低壓配電開關柜5內的中性線N母排直接相連。進線三相三極低壓斷路器8,母聯低壓斷路器8及出線低壓斷路器8及低壓母線7均安裝在低壓配電開關柜5內,第一個低壓配電開關柜5內的低壓母線7由一組三相配電母線構成,該組的的兩段母線I母和II母的電源分別來自兩個分裂移相變壓器2的第一個低壓二次繞組3;第二個低壓配電開關柜5內的低壓母線7同樣由一組三相配電母線構成,該組的兩段母線I母和II母的電源分別來自兩個分裂移相變壓器2的第二個低壓二次繞組3。每組低壓配電開關柜5均含有一個中性線N母排及地線PE母排。低壓配電盤6通過兩個三極低壓斷路器8分別與低壓配電開關柜5內的低壓母線7的II母線相連,N線及PE線的是否引出可根據負荷所需及所采用低壓配電系統的接地方式進行確定。低壓配電盤6含有兩組配電母線,且每組配電母線的相序電壓相位互差180度,低壓配電盤6構成低壓六相配電系統,進而可對下級負荷進行配電。當下級能夠產生諧波的負荷均勻的分布在低壓配電盤6內的兩組三相配電母線時,由于兩組三相配電母線相應的相序電壓相位相差180度,所以由兩組配電母線配電所各自產生的3次,9次等3的奇數次諧波相位也相差180度,同時由于每組配電母線所產生的3次,9次等3的奇數次諧波相位相同,并且他們都流過公共的中性線N,所以在中性線N實現3次,9次等3的奇數次諧波的自動抵消,而5,7次等奇次諧波也將由于兩組配電母線相序電壓相位差,也將出現一定的相位抵消或疊加,但疊加的最大值也不會超過采用單個三相配電時相應諧波次數的幅值,所以在低壓配電盤6及低壓配電開關柜5內總的諧波含量將減少,達到諧波治理的效果,且成本較低。
優選的,低壓配電開關柜5為兩個三相低壓配電開關柜5,所述三相低壓配電開關柜5上設置有三相四極斷路器,用于在三相四極斷路器斷開時將三根母線分開,同時將中性線分開,分裂移相變壓器2兩個低壓二次繞阻3的相線和中性線分別與兩個三相低壓配電開關柜5的母線交錯對應連接,所述兩個三相低壓配電開關柜5中性線的連接方法與所述低壓二次繞阻相線的連接方式對應如圖6所示。
所述低壓配電開關柜5與低壓六相配電盤6連接。
實施例2通過對現有三相低壓配電開關柜進行改造,不但節約了成本而且提高了低壓配電系統運行的穩定性和可靠性和適應性,改善了系統對應關鍵設備的要求。
本發明實施例諧波消除原理為:
由于在三相對稱回路中,電壓與電流波形為半波對稱,可計算出,分解后的傅立葉級數中的直流分量和偶次分量為零,只含有奇次分量,即只含有3,5,7,9…次諧波分量。如圖7所示的六相電壓向量圖,設UA=U(t),UB=U(t?T/3),UC=U(t?2T/3),UA’=U(t?T/2),UB’=U(t+T/6),UC’=U(t?T/6),分別對UA,UB,UC,UA’,UB’,UC’進行傅立葉級數分解,可得:
UA=UA1sin(wt+Φ1)+UA3sin(3wt+Φ3)+UA5sin(5wt+Φ5)+UA7sin(7wt+Φ7)+UA9sin(9wt+Φ9)……;
UB=UB1sin[w(t?T/3)+Φ1]+UB3sin[3w(t?T/3)+Φ3]+UB5sin[5w(t?T/3)+Φ5]+UB7sin[7w(t?T/3)+Φ7]+UB9sin[9w(t?T/3)+Φ9]……;
UC=UC1sin[w(t?2T/3)+Φ1]+UC3sin[3w(t?2T/3)+Φ3]+UC5sin[5w(t?2T/3)+Φ5]+UC7sin[7w(t?2T/3)+Φ7]+UC9sin[9w(t?2T/3)+Φ9]……;
UA’=UA1’sin[w(t?T/2)+Φ1]+UA3’sin[3w(t?T/2)+Φ3]+UA5’sin[5w(t?T/2)+Φ5]+UA7’sin[7w(t?T/2)+Φ7]+UA9’sin[9w(t?T/2)+Φ9]……;
UB’=UB1’sin[w(t+T/6)+Φ1]+UB3’sin[3w(t+T/6)+Φ3]+UB5’sin[5w(t+T/6)+Φ5]+UB7’sin[7w(t+T/6)+Φ7]+UB9’sin[9w(t+T/6)+Φ9]……;
UC’=UC1’sin[w(t?T/6)+Φ1]+UC3’sin[3w(t?T/6)+Φ3]+UC5’sin[5w(t?T/6)+Φ5]+UC7’sin[7w(t?T/6)+Φ7]+UC9’sin[9w(t?T/6)+Φ9]……;
所以,將以上6相電壓,可得總的各次諧波的表達式,以3次諧波為例,可得如下結果:
U3Σ=UA3sin(3wt+Φ3)+UB3sin[3w(t?T/3)+Φ3]+UC3sin[3w(t?2T/3)+Φ3]+UA3’sin[3w(t?T/2)+Φ3]+UB3’sin[3w(t+T/6)+Φ3]+UC3’sin[3w(t?T/6)+Φ3]
當含有諧波的負荷均勻的分布在UA,UB,UC和UA’,UB’,UC’兩組三相配電系統時,可得到如下結果:
U3Σ=3U3sin(3wt+Φ3)+3U3’sin(3wt?T/2+Φ3)
由此可知,此時由UA,UB,UC構成的三相系統,其對于三次諧波均具有同樣的相位,同理由UA’,UB’,UC’構成的三相系統,其三次諧波也同相,而這兩個系統所產生的三次諧波相位相差180度,所以當U3=U3’時,U3Σ=0;即由這兩個三相系統構成一個六相配電系統時,當具有公共的中性線供三次諧波流動時,在該中性線上即可自動消除,如圖8所示。同理對于5,7次也均有類似的諧波消除效果。
以上實施方式僅用于說明本發明,而并非對本發明的限制,有關技術領域的普通技術人員,在不脫離本發明的精神和范圍的情況下,還可以做出各種變化和變型,因此所有等同的技術方案也屬于本發明的范疇,本發明的專利保護范圍應由權利要求限定。

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低壓 相配 系統
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