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摘 要:配电系统节电器是一种带有铁芯和多绕组的特殊接线的自耦变压器,串联于电力用户10 kV配电测,通过三相磁平衡技术,使三相输出的电压、电流趋于平衡和稳定,降低谐波对用电设备造成的额外损耗,提高电网电能质量,达到综合节电的目的。
关键词:配电系统节电器;三相电压不平衡;谐波;节电;
0 引 言
进入21世纪,世界性的能源紧缺以及因能源过度消耗而引发的全球气候变化已经成为威胁人类生存和发展的首要问题。中国是一个能源生产大国,但同时也是一个能源消耗大国,随着工业化和现代化的发展,能源需求与能源共给不足的矛盾日益凸显。
电能多为一种优质的二次能源,已经成为现代工业必不可少的能源供给。随着电网负荷越来越大、全国用电量飞速增长,大量电能在无形之中损耗与浪费,根据市场调研与分析可知,目前电能浪费的主要因素是三相电压不平衡、谐波污染严重以及电压不稳定等因数造成的。中国能否保持经济快速发展,一个重要的先决条件就是能源供应的充足,而电力是主要的能源,因此节电显得非常重要,节电已经成为提高能效,降低能耗的重要途径。
节电技术和节电设备研发在国外已经发展了40 a左右。传统节电技术主要有电抗节能、滤波器节能、稳压调压节能、变频器节能等多种节电技术,主要应用的领域局限于小负载的灯光照明及动力节能,发展得较好的就是大功率空调、风机、水泵的高压变频技术和大温差蓄冷技术,这些技术确实也取得了较高的节电率,但由于他们的局限性和局部节能的情况现在已逐步被系统型节电技术所取代。表1是各种常用节电技术与三相平衡节电技术各方面特点对比情况[1,2]。
配电系统节电器正是针对国内电网和实际用电情况研发而成的,具有应用范围广,节电效果好等优点,集节电、保护用电设备、净化电网、平衡三相电压电流、抑制高次谐波于一体的多功能系统节电器,真正从用电系统源头端治理电力污染,达到综合节电的目的。
表1 节电技术特征对比表
1 基本原理
基于三相磁平衡技术的配电系统节电器的核心是一种带有铁芯和多绕组的特殊接线的自耦变压器。变压器的铁芯采用反“z”型连接,见图1,使三相绕组产生的磁场相互迭加来平衡三相电压,实现对供电系统的优化配置,均衡三相电源,消除杂波干扰。这种特殊绕组,可以相互补偿铁芯的磁通量,最大限度地控制各相感应电动势的一致性,从而保持三相平衡,降低零线电流等额外损耗,达到节电的目的。
此连接方式打破了传统变压器各相之间相互独立的接法,把每一相线圈都分成两半,将一相线圈的上一半与另一相线圈的下一半反接串联,组成新的一相,再把A、B、C引出,将a、b、c连接在一起作为中点,如图2是它的电势星形图[1-3]。
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