[实用新型]基于磁通补偿的非谐振零序滤波装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电能质量调整技术领域，特别是提供了一种基于磁通补偿的非谐振零序谐波装置。

背景技术

本领域的技术人员十分清楚，在低压配电系统中，三相四线制供电方式是最主要的供电方式，在工业现场和民用建筑中得到广泛应用。随着城市的现代化，出现了大量的大型商厦和写字楼，在这些建筑中存在着大量的个人计算机办公自动化设备、变频空调等家用电器、照明电源及不间断电源等。这些设备都会在电网中产生大量的零序谐波电流，即使它们的单台功率较小，但因其总数庞大，所带来的谐波污染是极其严重的。零序谐波电流(主要是3次谐波电流)在中线上相互叠加，使得中线电流中的谐波状况异常严重。中线谐波电流一方面使得中线电流大大超过了它的设计值造成中线故障；另一方面使得公用变压器过热，加快绝缘老化，使故障隐患大大增加。同时还会造成中线对地电势升高，严重时可导致中性线烧断，引起三相电压严重不对称，可能造成大面积用电设备受到损坏。此外还使公用电网中的元件产生附加损耗，降低了用电设备效率，大量的3次谐波流过中性线时会导致线路长期过热甚至发生火灾。

为了抑制系统中的零序谐波电流，目前主要采用无源和有源的滤波方式：

由于无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，因此无源滤波器是目前广泛采用的抑制谐波的主要手段。但由于无源滤波器是通过在系统中为谐波提供一并联低阻通路以起到滤波作用，其滤波特性是由系统和滤波器的阻抗比所决定的，因此存在以下缺点：1)谐波特性受系统参数的影响大；2)只能消除特定的几次谐波，而可能对某些次谐波产生放大作用；3)滤波要求、无功补偿及调压要求难以协调；4)谐波电流增大时，容易造成滤波器过负荷；5)电容器参数随着介质老化容易发生变化，出现失谐现象，使滤波效果大为下降；6)有效材料消耗多，体积较大。

值得重点指出的是，在实际应用中无源滤波器可以有效滤除非零序的各次谐波，但对于零序谐波的滤除效果却不尽理想。特别是对系统和设备危害最大的3次谐波，由于谐波次数离工频很近，因而抑制效果差，很难达到设计应用要求。

由于无源滤波器的上述缺点，随着电力电子技术的不断发展，有源滤波器的研究应用受到人们重视。但尽管APF有着无源滤波器不具备的巨大技术优势，但目前取代无源滤波器也不现实。主要是由于APF成本，可靠性等问题限制了其推广应用。

而利用星形三角形变压器对零序电流形成内部环路，使得零序电流不在一次侧体现的方法，由于全部负载容量由变压器提供，有效材料消耗高，体积较大，只能适用于特定条件，不是普遍意义的滤波方式。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一个基于磁通补偿的排谐振零序滤波装置，可以实现低阻通道，使零序谐波电流在滤波器和负荷之间流动，而不是经中线流回系统。它基于曲折移相、无电容拓扑的非谐振零序滤波器，有更理想的综合性能。

本实用新型提出的由两个部分组成，分别是曲折移相零序电流滤除模块和零序电流限制模块。所述曲折移相零序电流滤除模块为三个芯柱，每个芯柱上两个匝数相同绕组，连接方式为第一个芯柱的上边绕组上端线于另外一个芯柱下边绕组的上端线相连，其他芯柱依次曲折相连，最后把三个芯柱上边三个绕组的下端出线分别并联在A，B，C三相电上，把三个芯柱下端绕组的下端出线相连后与系统中线相连；由于它的六个绕组匝数相等，曲折反向连接后，零序磁通相互抵消，而正序磁通不能够相互抵消，从而只对零序电流表现低阻抗，它并联在系统中时就为零序谐波提供了低阻通道，从而使零序谐波电流在该模块和负载之间流动，而不流入系统，比较理想地实现了零序滤波效果。零序电流限制模块由并排缠绕在同一个芯柱上的三个绕组构成，这样它的三个绕组产生的正序，负序磁通相互抵消，零序磁通相互加强，故对零序电流表现出高阻抗，而对正序，负序表现出低阻抗。这样在系统中将它串联安装在模块前端，这样因电源不对称产生的零序电流因回路零序阻抗极大而被限制到极小数值；保护了零序电流滤除模块，不致其过流，同时零序电流限制模块对系统正序、负序分量基本无影响。