專利名稱：非線性燈具負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種針對(duì)非線性燈具負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器，該無(wú)功補(bǔ)償 器既具無(wú)功補(bǔ)償、提高功率因數(shù)的作用，又具有抑制諧波污染的作用，適用于 城市照明電路中的高壓鈉燈、高壓汞燈和金屬卣化物燈等照明負(fù)載上使用。
技術(shù)背景節(jié)約能源是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的 一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針。黨中央對(duì)節(jié)約型社 會(huì)建設(shè)工作高度重視，提出了落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，加快節(jié)約型社會(huì)建設(shè)的要求。國(guó)家確定了 "十一五"時(shí)期單位生產(chǎn)總值GDP能源消耗降低20。/。的目標(biāo)。我國(guó)照明用電約占全國(guó)總用電量的10%左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年我國(guó)城市公 用照明用電近50億KWh,約1200多萬(wàn)盞燈具。這說(shuō)明照明節(jié)電的潛力很大。 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步，市政建設(shè)和生活水平的迅速發(fā)展和提高，市政生活 用電設(shè)備中，高效長(zhǎng)壽的非線性燈具負(fù)載的比重迅速增大，特別是各種節(jié)能燈 如低壓熒光燈、各種高壓氣體放電燈，這些燈具負(fù)載大多數(shù)容量小(幾十W到 幾百W),但數(shù)量多，它們的整體非線性負(fù)載特性，呈現(xiàn)低功率因數(shù)(COS① =0.4 ~ 0.5 )。現(xiàn)有為了提高功率因數(shù)，通常辦法是在每個(gè)燈具上并聯(lián)上一電容器，以電 容器對(duì)燈具進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，使功率因數(shù)達(dá)到要求。但是，非線性燈具負(fù)載使用 中會(huì)產(chǎn)生諧波，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在燈具上并聯(lián)了電容器還會(huì)進(jìn)一步放大諧波電流， 增加諧波的危害。諧波注入電網(wǎng)，會(huì)使公用電網(wǎng)電壓波形發(fā)生畸變，嚴(yán)重地污 染了電網(wǎng)環(huán)境，威脅著電網(wǎng)中各種電氣設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。如非線性燈具上 本身配置的無(wú)功補(bǔ)償電容器就會(huì)因經(jīng)受不住諧波電流而損壞，壽命縮短，據(jù)珠 海市路燈所統(tǒng)計(jì)，電容器因遭受諧波損壞一般壽命只有2-3年。電容器的損壞， 一方面導(dǎo)致無(wú)功損耗加大，不節(jié)能；另一方面，功率因數(shù)下降不達(dá)標(biāo)，供電部 門就會(huì)對(duì)其進(jìn)行無(wú)功損耗罰款(供電部門稱附加電費(fèi))，按天津、珠海兩地初步 統(tǒng)計(jì)全年多損失的附加電費(fèi)達(dá)10%;再者，購(gòu)置更換電容器的費(fèi)用也很具大。因此，需要探索出一條提高非線性照明設(shè)備功率因數(shù)，減少無(wú)功壓降和損 耗，在常規(guī)無(wú)功補(bǔ)償基礎(chǔ)上，既不放大諧波電流，又能消除諧波公害引起有功 附加損耗的節(jié)能措施。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種非線性燈具負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器，既起到無(wú)
功補(bǔ)償?shù)淖饔茫岣吖β室驍?shù)，又抑制諧波電流，減少諧波危害。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的第一種技術(shù)方案是 一種非線性燈具 負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器，包括三次諧振補(bǔ)償支路和五次諧振補(bǔ)償支路，三次諧 振補(bǔ)償支路和五次諧振補(bǔ)償支路相并聯(lián)，其并聯(lián)的兩端接出作為本補(bǔ)償器的兩 連線端；所述三次諧振補(bǔ)償支路由第一電感和第一電容串聯(lián)構(gòu)成，第一電感對(duì) 于三次諧波的感抗等于第一電容對(duì)于三次諧波的容抗；所述五次諧振補(bǔ)償支路 由第二電感和第二電容串聯(lián)構(gòu)成，第二電感對(duì)于五次諧波的感抗等于第二電容 對(duì)于五次諧波的容抗。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容的變化及解釋如下1、 上述方案中，所述兩連線端之間還并聯(lián)有七次諧振補(bǔ)償支路，該七次諧 振補(bǔ)償支路由第三電感和第三電容串聯(lián)構(gòu)成，第三電感對(duì)于七次諧波的感抗等 于第三電容對(duì)于七次諧波的容抗。2、 上述方案中，所述兩連線端間還并聯(lián)接有防諧振過(guò)電壓保護(hù)支路，該防 諧振過(guò)電壓保護(hù)支路由壓敏電阻或氧化鋅避雷器構(gòu)成；當(dāng)電路中發(fā)生諧振過(guò)電 壓時(shí)，壓敏電阻或氧化鋅避雷器阻值降低，防諧振過(guò)電壓保護(hù)支路導(dǎo)通，保護(hù) 各諧振補(bǔ)償支路。此處壓敏電阻應(yīng)采用電壓升高阻值下降的類型，壓敏電阻體 積小，優(yōu)先采用。3、 上述方案中，所述兩連線端間還可并聯(lián)上9次諧振補(bǔ)償支路、11次諧 振補(bǔ)償支路......甚至高通諧振補(bǔ)償支路。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型釆用的第二種技術(shù)方案是 一種非線性燈具 負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器，包括五次諧振補(bǔ)償支路和七次諧振補(bǔ)償支路，五次諧 振補(bǔ)償支路和七次諧振補(bǔ)償支路相并聯(lián)，其并聯(lián)兩端接出作為本補(bǔ)償器的兩連 線端；所述五次諧振補(bǔ)償支路由第二電感和第二電容串聯(lián)構(gòu)成，第二電感對(duì)于 五次諧波的感抗等于第二電容對(duì)于五次諧波的容抗；所述七次諧振補(bǔ)償支路由 第三電感和第三電容串聯(lián)構(gòu)成，第三電感對(duì)于七次諧波的感抗等于第三電容對(duì) 于七次諧波的容抗。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容的變化及解釋如下1、上述方案中，所述兩連線端間還并聯(lián)接有防諧振過(guò)電壓保護(hù)支路，該防 諧振過(guò)電壓保護(hù)支路由壓敏電阻或氧化鋅避雷器構(gòu)成；當(dāng)電路中發(fā)生諧振過(guò)電 壓時(shí)，壓敏電阻或氧化鋅避雷器阻值降低，防諧振過(guò)電壓保護(hù)支路導(dǎo)通，保護(hù) 各諧振補(bǔ)償支路。此處壓敏電阻應(yīng)采用電壓升高阻值下降的類型，壓敏電阻體 積小，優(yōu)先采用。2、上述方案中，所述兩連線端間還可并聯(lián)上9次諧振補(bǔ)償支路、11次諧 振補(bǔ)償支路...…甚至高通諧振補(bǔ)償支路。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)原理是本實(shí)用新型以電感和電容串聯(lián)構(gòu)成的諧振補(bǔ)償支 路有針對(duì)性的對(duì)電流特別大的三次、五次和七次諧波電流進(jìn)行抑制。各諧振補(bǔ)償支路對(duì)其針對(duì)的諧波電流成低阻性，使這部分電流經(jīng)該支路濾除，而各諧振 補(bǔ)償支路的對(duì)工頻基波的阻抗成容性，以此實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔谩８髦C振補(bǔ)償支路中的電容值應(yīng)該滿足非線性燈具負(fù)載的無(wú)功就地補(bǔ)償(對(duì) 各燈分別補(bǔ)償)或無(wú)功集中補(bǔ)償?shù)囊?。本?shí)用新型的應(yīng)用，帶來(lái)以下優(yōu)點(diǎn)和效果1、 本實(shí)用新型能適應(yīng)城市照明配電網(wǎng)及其非線性燈具負(fù)載，其兼有常規(guī)無(wú) 功就地補(bǔ)償和抑制諧波的功能。其綜合節(jié)電率一般在10~30%之間，路燈線路 燈具負(fù)載電流將下降50% (功率因數(shù)從0.45提高到0.85 )。上述綜合節(jié)電率中， 包括因諧波公害而造成2 ~ 5°/。的附加能耗，由于本實(shí)用新型采取了抑制諧波和 無(wú)功補(bǔ)償雙重節(jié)電技術(shù)方案，故節(jié)電效果顯著，產(chǎn)品投資回報(bào)率較快，能給企 業(yè)和用戶帶來(lái)豐厚的回報(bào)。2、 本實(shí)用新型兼有常規(guī)無(wú)功就地補(bǔ)償和抑制諧波的功能，降低了線路無(wú)功 電流和減少了諧波電流， 一般路燈線路無(wú)功電流將下降50%,諧波電流將下降 60~80%,從而大大降低了線路電能損耗，也降低了路燈線路電壓損失，釋放 了變壓器及線路容量，提高了供電質(zhì)量，保證了用電設(shè)備的正常運(yùn)行，也發(fā)揮 了用電設(shè)備的最大功效。3、 本實(shí)用新型采用了多條諧振支路，對(duì)非線性燈具負(fù)載三次、五次和七次 等較大的諧波分量進(jìn)行抑制，從而解決了原采用無(wú)功補(bǔ)償電容器對(duì)諧波電流的 放大而造成電容器過(guò)電流過(guò)熱損壞，壽命降低等一系列問(wèn)題。4、 本實(shí)用新型能適應(yīng)單燈變功率節(jié)電的需求，可按變功率的比例組成二組 濾波補(bǔ)償器，隨變功率切換開(kāi)關(guān)同步動(dòng)作，以達(dá)到全功率、降功率的無(wú)功和抑 制諧波效能的分配，解決無(wú)功過(guò)補(bǔ)償和欠補(bǔ)償，滿足濾波實(shí)效，充分發(fā)揮諧波 治理和無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓?jié)電功效。


附圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一對(duì)單相單燈補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用接線示意圖；附圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一對(duì)三相集中補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用接線示意圖；附圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一對(duì)變功率單燈單相補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用接線示意圖； 附圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖。以上附圖中1、三次諧振補(bǔ)償支路；2、五次諧振補(bǔ)償支路；3、七次諧振 補(bǔ)償支路；4、防諧振過(guò)電壓保護(hù)支路；5、壓敏電阻；6、氧化鋅避雷器；7、 本實(shí)用新型補(bǔ)償器；8、燈具裝置；A、連線端；B、連線端；Ll、第一電感； Cl、第一電容；L2、第二電感；C2、第二電容；L3、第三電感；C3、第三電 容；Sl、變功率切換開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見(jiàn)附圖l所示， 一種非線性燈具負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器，由 三次諧振補(bǔ)償支路1、五次諧振補(bǔ)償支路2、七次諧振補(bǔ)償支路3和防諧振過(guò)電 壓保護(hù)支路4構(gòu)成，三次諧振補(bǔ)償支路l、五次諧振補(bǔ)償支路2、七次諧振補(bǔ)償 支路3和防諧振過(guò)電壓保護(hù)支路4共四條路相并聯(lián)，其并聯(lián)的兩端接出作為本 補(bǔ)償器的兩連線端A、 B;所述三次諧振補(bǔ)償支路l由第一電感L1和第一電容 Cl串聯(lián)構(gòu)成，第一電感Ll對(duì)于三次諧波的感抗等于第一電容Cl對(duì)于三次諧 波的容抗；所述五次諧振補(bǔ)償支路1由第二電感L2和第二電容C2串聯(lián)構(gòu)成， 第二電感L2對(duì)于五次諧波的感抗等于第二電容C2對(duì)于五次諧波的容抗；所述 七次諧振補(bǔ)償支路3由第三電感L3和第三電容C3串聯(lián)構(gòu)成，第三電感L3對(duì) 于七次諧波的感抗等于第三電容C3對(duì)于七次諧波的容抗；所述防諧振過(guò)電壓 保護(hù)支路4由壓敏電阻5構(gòu)成。參見(jiàn)附圖l所示，本實(shí)施例各電感和電容的大小設(shè)計(jì)時(shí)，因先確定功率因 數(shù)提升至0.85以上所需的無(wú)功補(bǔ)償總電容量(如C=50 ja F),然后按各次諧波電 流的大小比值分配給第一電容C1、第二電容C2和第三電容C3，再按第一電容 Cl、第二電容C2和第三電容C3來(lái)確定與之對(duì)應(yīng)的第一電感L1、第二電感L2 和第三電感L3的電感值大小。本實(shí)施例使用時(shí)，對(duì)于工頻基波各諧振補(bǔ)償支 路的的總阻抗接近于50jiF,有效地提高了功率因數(shù)，減少了無(wú)功損耗，而另 一方面，各諧振補(bǔ)償支路的對(duì)其針對(duì)的諧波電流呈低阻性，將諧波電流濾除， 抑制了諧波。并且，因本實(shí)施例上設(shè)計(jì)有壓敏電阻5作為旁路保護(hù)，當(dāng)發(fā)生諧 振過(guò)電壓時(shí)，壓敏電阻5阻值下降,電流經(jīng)防諧振過(guò)電壓保護(hù)支路導(dǎo)通，使電 壓值下降，保護(hù)了各諧振補(bǔ)償支路。本實(shí)施例有單燈(單相)分散方式、三相集中方式以及變功率單燈補(bǔ)償?shù)?具體用法參見(jiàn)附圖2所示，將本實(shí)施例補(bǔ)償器7具體安裝于每個(gè)燈具負(fù)載端， 即并聯(lián)于單個(gè)燈具裝置8上，以滿足分散就地?zé)o功補(bǔ)償和濾除諧波的要求；參
見(jiàn)附圖3所示，對(duì)于一套城市照明配電電路，在其三相輸入的每相與中線間接一個(gè)本實(shí)施例補(bǔ)償器7，這三個(gè)本實(shí)施例補(bǔ)償器7集中安裝在燈具負(fù)載配電拒的電源輸出端上，以滿足集中無(wú)功補(bǔ)償和濾除諧波的要求。參見(jiàn)附圖4所示，為適應(yīng)目前國(guó)內(nèi)許多城市照明推行"變功率"節(jié)電措施， 即非線性燈具負(fù)載在華燈初上、車水馬龍時(shí)，燈具負(fù)載全功率運(yùn)行。在深夜車 稀人少時(shí)，燈具負(fù)載在降功率狀態(tài)下運(yùn)行，以節(jié)約電能。如高壓鈉燈400W降 為250W,下降數(shù)為62.5%, 250W降為150W運(yùn)行，下降數(shù)為60%。上述單個(gè) 燈具裝置8變功率運(yùn)行時(shí)，為防止無(wú)功過(guò)補(bǔ)償，宜采用二個(gè)本實(shí)施例補(bǔ)償器7， 通過(guò)變功率切換開(kāi)關(guān)Sl同步調(diào)節(jié)，以滿足全功率和變功率的無(wú)功補(bǔ)償和濾除 諧波的功能要求。本實(shí)施例的效果是本實(shí)施例通過(guò)諧振抑制和降低非線性燈具負(fù)載群體集 合的諧波源向燈具線路和電網(wǎng)輸出諧波造成的污染，消除和降低諧波造成的用 電設(shè)備附加電能損耗；并能減小因諧波造成無(wú)功補(bǔ)償電容器濾波電流放大而造 成的發(fā)熱損壞，以延長(zhǎng)電容器使用壽命，確保無(wú)功補(bǔ)償?shù)男Ч?，提高功率因?shù)， 免除用戶因功率因數(shù)低遭致電費(fèi)罰款。它是節(jié)能型環(huán)保產(chǎn)品，其節(jié)電經(jīng)濟(jì)效果 十分顯著。綜合節(jié)電效果一般在10~30%之間。實(shí)施例二參見(jiàn)附圖5所示， 一種非線性燈具負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器，由 相并聯(lián)的五次諧振補(bǔ)償支路2、七次諧振補(bǔ)償支路3和防諧振過(guò)電壓保護(hù)支路4 構(gòu)成，其并聯(lián)兩端接出作為本補(bǔ)償器的兩連線端A、 B;所述五次諧振補(bǔ)償支 路2由第二電感L2和第二電容C2串聯(lián)構(gòu)成，第二電感L2對(duì)于五次諧波的感 抗等于第二電容C2對(duì)于五次諧波的容抗；所述七次諧振補(bǔ)償支3各3由第三電 感L3和第三電容C3串聯(lián)構(gòu)成，第三電感L3對(duì)于七次諧波的感抗等于第三電 容C3對(duì)于七次諧波的容抗；所述防諧振過(guò)電壓保護(hù)支路4由氧化鋅避雷器6 構(gòu)成。本實(shí)施例適用于供電系統(tǒng)中配電變壓器為角形接法的場(chǎng)合，此時(shí)3次諧 波可由角形接法形成的通路消除不進(jìn)入電網(wǎng)，因此本實(shí)施例只需抑制五次和七 次諧波。其具體用法和效果與實(shí)施例一相同，這里不再贅述。上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此 項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用 新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵 蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種非線性燈具負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器，其特征在于包括三次諧振補(bǔ)償支路(1)和五次諧振補(bǔ)償支路(2)，三次諧振補(bǔ)償支路(1)和五次諧振補(bǔ)償支路(2)相并聯(lián)，其并聯(lián)的兩端接出作為本補(bǔ)償器的兩連線端(A、B)；所述三次諧振補(bǔ)償支路(1)由第一電感(L1)和第一電容(C1)串聯(lián)構(gòu)成，第一電感(L1)對(duì)于三次諧波的感抗等于第一電容(C1)對(duì)于三次諧波的容抗；所述五次諧振補(bǔ)償支路(1)由第二電感(L2)和第二電容(C2)串聯(lián)構(gòu)成，第二電感(L2)對(duì)于五次諧波的感抗等于第二電容(C2)對(duì)于五次諧波的容抗。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性燈具負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器，其特征在于 所述兩連線端(A、 B)之間還并聯(lián)有七次諧振補(bǔ)償支路(3)，該七次諧振補(bǔ)償 支路(3)由第三電感(L3)和第三電容(C3)串聯(lián)構(gòu)成，第三電感(L3)對(duì) 于七次諧波的感抗等于第三電容(C3)對(duì)于七次諧波的容抗。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非線性燈具負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器，其特征 在于所述兩連線端(A、 B)間還并聯(lián)接有防諧振過(guò)電壓保護(hù)支路(4)，該防 諧振過(guò)電壓保護(hù)支路(4)由壓敏電阻(5)或氧化鋅避雷器(6)構(gòu)成。
4、 一種非線性燈具負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器，其特征在于包括五次諧振補(bǔ) 償支路(2)和七次諧振補(bǔ)償支路(3),五次諧振補(bǔ)償支路(2)和七次諧振補(bǔ) 償支路(3)相并聯(lián)，其并聯(lián)兩端接出作為本補(bǔ)償器的兩連線端(A、 B);所述 五次諧振補(bǔ)償支路(2)由第二電感(L2)和第二電容(C2)串聯(lián)構(gòu)成，第二 電感(L2)對(duì)于五次諧波的感抗等于第二電容(C2)對(duì)于五次諧波的容抗；所 述七次諧振補(bǔ)償支路(3)由第三電感(L3)和第三電容(C3)串聯(lián)構(gòu)成，第 三電感(L3)對(duì)于七次諧波的感抗等于第三電容(C3)對(duì)于七次諧波的容抗。
5 、根據(jù)權(quán)利要求4所述的非線性燈具負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器，其特征在于 所述兩連線端(A、 B)間還并聯(lián)接有防諧振過(guò)電壓保護(hù)支路(4),該防諧振過(guò) 電壓保護(hù)支路(4)由壓敏電阻(5)或氧化鋅避雷器(6)構(gòu)成。
專利摘要一種非線性燈具負(fù)載的消諧無(wú)功補(bǔ)償器，其特征在于包括三次諧振補(bǔ)償支路(1)和五次諧振補(bǔ)償支路(2)，三次諧振補(bǔ)償支路(1)和五次諧振補(bǔ)償支路(2)相并聯(lián)，其并聯(lián)的兩端接出作為本補(bǔ)償器的兩連線端(A、B)；所述三次諧振補(bǔ)償支路(1)由第一電感(L1)和第一電容(C1)串聯(lián)構(gòu)成，第一電感(L1)對(duì)于三次諧波的感抗等于第一電容(C1)對(duì)于三次諧波的容抗；所述五次諧振補(bǔ)償支路(1)由第二電感(L2)和第二電容(C2)串聯(lián)構(gòu)成，第二電感(L2)對(duì)于五次諧波的感抗等于第二電容(C2)對(duì)于五次諧波的容抗。本實(shí)用新型能適應(yīng)城市照明配電網(wǎng)及其非線性燈具負(fù)載，其兼有常規(guī)無(wú)功就地補(bǔ)償和抑制諧波的功能。
文檔編號(hào)H05B41/14GK201216039SQ20082003705
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者邵文俊 申請(qǐng)人:邵文俊