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★中国电工技术学会出品★ 致力于产业界与学术界融合创新的品牌会议 ①浏览会议通知，请戳下面标题 ☟ ☞会议通知︱2018第十二届中国电工装备创新与发展论坛暨第八届电工技术前沿问题学术论坛（第一轮） ②了解大会征文详情，请戳下面标题 ☟ ☞两大技术论坛联合征文︱《电工技术学报》《电气技术》两刊携手打造学术盛宴 ③参会注册，请长按识别下方二维码 ☟（先注册网站会员，然后提交报名信息） 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司的研究人员喻明江、董勤、冯万兴等，在2018年第3期《电气技术》杂志上撰文，基于多绕组磁链耦合的原理，建立了一种低压配电系统节电器的数学模型，重点分析了零序等值电路的特性，说明其既可滤除负载的零序基波和谐波电流，又可避免因电源侧电压的零序分量产生较大的零序电流，MATLAB仿真方法验证了理论分析的正确性。 低压配电系统节电器使电源和负载之间构成了零序低阻旁路，将负荷产生的基波不平衡、三倍频高次谐波电流等零序电流导入，达到了滤波节电的效果。低压配电系统节电器具有滤除谐波、平衡三相不平衡负载，提高电能质量的作用。 随着社会经济飞速发展，三相不平衡负荷和非线性负荷也逐渐增多，城市低压配电网中的三相四线制低压配电系统广泛存在三相负荷不平衡以及谐波污染的现象，使城市低压配电网中性线电发热损耗增加，甚至会导致发生火灾，由于谐波造成的谐波损耗使配电变压器局部严重过热，危害设备绝缘，降低了配用电设备的效率[1][2]。 针对以上问题，市场上已出现多种基于不同原理的滤波方案，主要包括并联电力电容器、串联电力电抗器、并联有源电力滤波器和并联低压配电系统节电器等，鉴于低压配电系统节电器具有滤波效果好，无谐振等优点而广泛受到关注[3][4]。 基于多绕组磁链耦合的原理，本文介绍了一种低压配电系统节电器的等效数学模型，运用数值计算方法证明了低压配电系统节电器既可滤除三相不平衡负载的零序电流，又能减小因电源侧三相不平衡电压的零序电压分量产生的零序电流。 1 低压配电系统节电器结构特点 图1为低压配电系统节电器的多绕组绕线方式，每一相绕组线圈包括三个线圈绕组，前两个绕组线圈同向绕制，第三绕组与前两绕组反向绕制，三个线圈绕组分别缠绕在两个磁柱上，A、B、C端子为低压配电系统节电器电源输入端，a、b、c端子为低压配电系统节电器电源输出端，A1、B1、C1第一绕组缠绕的匝数为N1，A2、B2、C2第二绕组和A3、B3、C3第三绕组缠绕的匝数均为N2。 N1与N2匝数比有这样的数学关系：有N1远小于N2。A1、B1、C1绕组和A2、B2、C2绕组的绕向相同，A3、B3、C3绕组的绕向与A2、B2、C2绕组绕向相反，低压配电系统节电器接入三相四线制低压配电系统方式如图2所示。 低压配电系统节电器在电源侧和负荷侧之间实现了并联的零序低阻通道，将负荷产生的基波不平衡、谐波电流等零序电流导入，避免了因三相不平衡负荷和非线性负荷产生的零序电流主要成分流向城市三相四线制配电网，达到了滤波的效果，减小了城市三相四线制配电网中性线的零序电流。 由于低压配电系统节电器第一绕组的存在，针对零序电流可等效串联了高阻的零序阻抗，降低了因电源侧三相不平衡电压的零序电压分量产生的零序电流。 图1 节电器接线方式 图2 节电器接入方式 由于实现低压配电系统节电器滤波功能不需要投切电力电容器件，不存在负载谐波被放大的问题，低压配电系统节电器具有适用领域较广，使用便捷，免维护，成本低，安全可靠的优点。 2 低压配电系统节电器数学模型（略） 3 数学方法验证（略） 4 实际应用（略） 根据本文的数学模型笔者研制了一台低压配电系统节电器，样机运行结果如图10所示，安装低压配电系统节电器后，电流不平衡度由3.85%降到3.46%，电流谐波含量由4.13%降至3.4%。 图a安装前电压电流不平衡度 图b安装前电流谐波含量 图c安装后电压电流不平衡度 图d安装后电流谐波含量 图10 应用结果 5 结论 用Simulink仿真结果和矩阵计算结果对比可以得出如下的结论：矩阵分析计算方法是正确合理的。 工程应用结果表明，使用低压配电系统节电器后，由于在电源侧和负载之间构成了零序低阻旁路，可将负荷产生的基波不平衡、三倍频高次谐波电流等零序电流导入，而不会流入电源侧配电网，达到了滤波节电的效果，低压配电系统节电器具有滤除谐波、平衡三相不平衡负载，抑制电网不平衡电压的作用。 |
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