一种三相负荷平衡调整装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力设备技术领域，具体涉及一种三相负荷平衡调整装置。


背景技术：

2.近年来，随着工商企业的迅猛发展，我国社会用电量不断增加，广大人民群众对电力的依赖度越来越高。为满足日渐增大的用电需求，在城市和农村的配电台区低压侧三相四线系统中，增加了大量的单相负荷。但这些负荷分布不均，使用时段不确定，为配电台区带来很大的不可控性，容易出现三相负荷不平衡的情况。当三相负荷不平衡时，配电网损耗将增大，降低了电能利用率，影响用户用电安全和系统供电安全。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型实施例致力于提供一种三相负荷平衡调整装置，可以解决三相负荷不平衡的问题。
4.根据本实用新型的一方面，本实用新型一实施例提供的三相负荷平衡调整装置，包括：三相开关，所述三相开关与所述检测机构连接，所述三相开关构造为根据所述线路中三相负荷电流的平衡情况，分别控制每相线路的闭合或断开；三相线路，所述三相线路中的每一相分别与所述三相开关中的每一个开关对应连接，所述三相线路构造为根据所述三相开关的开闭情况进行单相通电；以及检测机构，所述检测机构与所述三相线路连接，所述检测机构构造为检测所述三相线路中的电流情况；其中，所述检测机构、所述三相线路和所述三相开关均安装在用户电能表前端。
5.检测机构用于检测三相线路中通电的一相的电流情况，通过检测机构的检测可以获取到供电相别以及对应的电流大小。通过三相开关控制三相线路的连通情况和断开情况，根据总线路中三相负荷的平衡情况，可以控制三相线路的连通和断开，从而调节三相负荷的负载。同一时间仅只有一个相的开关或一条相的线路闭合，防止短路的情况发生。三相负荷平衡调整装置串联在用户电能表前端，安装于二级保护箱和用户电能表之间的电路上，电源可以经过三相负荷平衡调整装置调整，再流入用户电能表，可以针对每一户进行针对性调节，使用更加灵活，调节效果更加显著。
6.在一实施例中，所述三相负荷平衡调整装置还包括：三相指示灯，所述三相指示灯与所述三相线路并联，所述三相指示灯构造为通电亮灯，以显示当前所述三相线路中已经连通并进行供电的单相线路。
7.三相指示灯用于显示当前哪一条相的线路为连通状态，便于用户进行换相操作。通过三相指示灯可以快速知道三相负荷平衡调整装置中三相线路的通断情况，帮助用户快速进行三相负荷平衡调整。
8.在一实施例中，所述三相负荷平衡调整装置还包括：保护器，所述保护器与所述三相线路串联，所述保护器构造为当剩余电流的电流值大于预设电流值时，分断总线路以保护所述三相线路；其中，所述剩余电流表示通过所述保护器的各相电流的矢量和不为零时
产生的电流。
9.保护器可以包括剩余电流动作保护器，剩余电流动作保护器又称漏电保护器，主要用来对危险并可能致命的电击提供保护，也能对过电流保护电器不能动作而长期持续的接地故障电流产生的火灾危险提供保护。在低压电网中安装剩余电流动作保护器是防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施。
10.在一实施例中，所述三相负荷平衡调整装置还包括：三相按钮，所述三相按钮中的每一个按钮分别与所述三相开关中的每一个开关对应连接，所述三相按钮构造为控制所述三相开关的闭合或断开；其中，所述三相按钮由台区管理者控制。
11.三相按钮对应控制三相开关，三相按钮可以由台区管理者进行操控，台区管理者通过三相按钮直接控制三相开关的闭合或断开。也就是说，三相负荷平衡调整装置安装在用户侧，当用户侧出现三相不平衡的情况时，可以在现场直接进行处理，切换负荷较轻的相用于供电，并且如果安装后其他相又出现负荷偏差较大的情况，能够及时在现场进行切换。
12.在一实施例中，所述三相开关包括：交流接触器，所述交流接触器构造为根据所述三相按钮的指示，吸合或断开以连通单相线路。
13.通过交流接触器的触头闭锁，可以保证只有一相交流接触器吸合，从而防止短路情况的发生，并且机械性设备相对于电力电子类设备抗干扰能力更强、误动作率低，在进行负荷调整的同时保证了可靠的供电。
14.在一实施例中，所述三相负荷平衡调整装置还包括：切换机构，所述切换机构分别与所述三相开关中的每一相开关连接，所述切换机构构造为根据总线路中三相负荷电流的平衡情况，切换所述三相开关中任一开关至闭合状态或断开状态。
15.切换机构可以包括处理器和控制器，处理器和控制器连接，处理器用于接收检测机构检测到的供电相别以及对应的电流大小，并判断当前线路是否出现三相负荷电流不平衡的状况。
16.在一实施例中，所述检测机构包括：互感器，所述互感器与所述三相线路连接，所述互感器构造为降低所述三相线路中的电流比例，以检测所述三相线路中的电流情况；电流表，所述电流表分别与所述三相线路连接，所述电流表构造为检测所述三相线路中的电流情况。
17.互感器可以包括电流互感器，互感器可以能将大电流变成小电流，用于量测或保护系统。在供电用电的线路中，电流相差从几安到几万安，线路中电流都比较高，如果直接测量是非常危险的。为便于检测机构等二次仪表测量，需要将线路中电流转换为比较统一的电流，使用互感器可以起到变流和电气隔离的作用，提高供电系统的安全性。
18.在一实施例中，所述三相负荷平衡调整装置还包括：警示铃，所述警示铃与所述检测机构连接，所述警示铃构造为当所述三相线路中的电流大于预设阈值时，响铃以警示。
19.当检测机构中检测到的电流大于预设阈值时，警示铃可以进行警示，以提醒台区管理者需要对该重负荷相进行调整，将重负荷的相切断，接通轻负荷的相。警示铃可以及时提醒台区管理者三相线路中电流出现问题，以及时对三相负荷进行调整，可以保障用户用电安全以及供电系统的安全。
20.在一实施例中，所述三相负荷平衡调整装置还包括：外壳，所述检测机构、所述三相线路和所述三相开关均安装在所述外壳内，所述外壳构造为保护所述检测机构、所述三
相线路和所述三相开关。
21.将检测机构、三相线路和三相开关安装在外壳内，外壳可以固定在墙面上。上述实施例中的三相按钮可以安装在外壳上，台区管理者通过安装在外壳上的三相按钮直接调整三相中的某一相的断开和连接。外壳可以起到防尘防潮的作用，保护三相线路。
22.在一实施例中，所述三相负荷平衡调整装置还包括：固定机构，所述固定机构安装在所述外壳上，所述固定机构构造为将所述外壳固定在墙面上。
23.固定机构可以通过将将三相负荷平衡调整装置固定在墙面上，便于台区管理者观察和操作。
24.本实用新型实施例提供的三相负荷平衡调整装置，通过设置检测机构、三相开关和三相线路，并安装在用户电能表前端，起到调整三相负荷的作用。将三相负荷平衡调整装置安装在用户电能表前端，可以针对每户直接调节三相负荷。每个调整装置对其所控制的电能表能够简便的在三相负荷之间进行调整和切换，将负荷较重的相的负载切换到负荷较轻的相，从而使三相负荷达到平衡。通过检测机构观察每个三相负荷平衡调整装置控制的电能表的三相负荷电流的平衡情况，当三相负荷电流出现不平衡状况时，根据实际负荷调整三相线路的通断情况，从而直接调整三相负荷。该三相负荷平衡调整装置结构简单、使用灵活、成本低廉、可靠性高，能够及时处理因负荷增长不平衡而导致的三相不平衡，降低了线损率，有效改善了电压质量。
附图说明
25.图1所示为本技术一示例性实施例提供的三相负荷平衡调整装置的结构示意图。
26.图2所示为本技术一示例性实施例提供的三相负荷平衡调整装置的接线原理示意图。
27.图3所示为本技术一示例性实施例提供的三相负荷平衡调整装置的左视结构示意图。
28.图4所示为本技术一示例性实施例提供的三相负荷平衡调整装置的后视结构示意图。
29.图5所示为本技术一示例性实施例提供的三相负荷平衡调整装置的仰视结构示意图。
30.附图标记说明：1、三相负荷平衡调整装置；11、三相开关；12、三相线路；13、三相按钮；14、检测机构；15、三相指示灯；16、外壳；17、l型卡扣；18、凹槽。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.此外，在示例性实施例中，因为相同的参考标记表示具有相同结构的相同部件或相同方法的相同步骤，如果示例性地描述了一实施例，则在其他示例性实施例中仅描述与已描述实施例不同的结构或方法。
33.在整个说明书及权利要求书中，当一个部件描述为“连接”到另一部件，该一个部件可以“直接连接”到另一部件，或者通过第三部件“电连接”到另一部件。此外，除非明确地进行相反的描述，术语“包括”及其相应术语应仅理解为包括所述部件，而不应该理解为排除任何其他部件。
34.申请概述
35.随着国民经济的不断提高，用电设备不断地更新换代，低压配电网负荷结构发生了改变，人们对电能地需求及质量的要求日益提高，电能质量的好坏对于低压电网电气设备的安全稳定运行具有重要意义，电能质量的好坏对于保障人民生活水平的正常秩序也具有重要意义。在我国低压配电网中，三相不平衡的问题长期存在，该问题容易引起保护装置误动作，影响供电系统的可靠性，造成电能质量下降，给用户用电安全和供电系统造成较大威胁。
36.在生活、生产用电过程中，三相不平衡可能会导致变压器运行时出现不对称的情况，进而造成变压器的损耗增大。配电变压器功率损耗包括空载损耗和负荷损耗，三相负荷不平衡情况下会使变压器产生的零序电流在其油箱壁中流通，发热产生额外的损耗，严重时可能会烧毁变压器。
37.三相不平衡还会对配电线路损耗造成影响。电流通过导体产生的功率损耗与线路电流的平方成正比。在三相四线制供电线路中，其功率损耗为：p＝i
u2 ru+i
v2 rv+i
w2 rw+i
02 r0，其中，iu、iv、iw表示各相配电线路的电流，i0表示中性线电流，ru、rv、rw表示各相配电线路的电阻值，r0表示中性线电阻值。当三相负荷平衡时，iu＝iv＝iw＝i，i0＝0，其损耗为p＝3i2r，其中，i表示配电线路通过的电流，r表示配电线路电阻值。在最大不平衡时，即某相为3i，另外两相为零，中性线电流为3i，功率损耗为(3i)2r+(3i)2r0，所以在输送相同容量的情况下，三相负荷不对称造成的线路损耗较大，运行时经济效益极低。
38.三相不平衡还会对用户侧造成影响，三相负荷不平衡可能会使其中的一相或两相出现负荷过大，导致线路损耗增加，一定程度上使电能质量下降，从而给用户日常用电带来不良影响。变压器烧毁导致供电系统局部或整体停电，也会造成一定的经济损失。并且，涡流损耗使变压器的运行温度不断上升，给人身和设备带来一定的安全隐患。
39.三相不平衡还会对电气设备安全运行造成影响。三相不平衡时三相电流值各不相同，并且此时中性线会有电流通过，产生阻抗压降，造成中性点的漂移和三相不平衡，严重时会使电压较高侧的用户电气设备烧坏，电压较低侧的用户电气设备也不能正常使用，对电气设备的安全稳定运行带来严重影响。并且，由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡的电压输入380v供电的电动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反，起到制动作用，必将引起电动机输出功率减少，从而导致电动机效率降低。同时，电动机的温升和无功损耗，也将随着三相电压的不平衡度而增大，电动机在三相不平衡状况下运行，将带来巨大的经济损失和安全隐患。
40.而带来三相不平衡的原因，可能因为配电变压器用户侧存在大量的单相负荷、不对称负荷、非线性负荷，当电力用户众多且分散、用户用电具有非周期性时，极易造成三相负荷分配不均衡。或者当个别用户家中添置大负荷的用电设备时，可能造成三相负荷出现严重偏差。因此，为解决三相不平衡的问题，提高供电系统的安全性，需要在三相不平衡时对其进行调节，降低三相负荷电流的不平衡度，提高供电质量。
41.示例性装置
42.图1所示为本技术一示例性实施例提供的三相负荷平衡调整装置的结构示意图，图2所示为本技术一示例性实施例提供的三相负荷平衡调整装置的接线原理示意图，如图1和图2所示，本实用新型一实施例提供了一种三相负荷平衡调整装置1，包括：三相开关11，三相开关11与检测机构14连接，三相开关11构造为根据线路中三相负荷电流的平衡情况，分别控制每相线路的闭合或断开；三相线路12，三相线路12中的每一相分别与三相开关11中的每一个开关对应连接，三相线路12构造为根据三相开关11的开闭情况进行单相通电；以及检测机构14，检测机构14与三相线路12连接，检测机构14构造为检测三相线路12中的电流情况；其中，检测机构14、三相线路12和三相开关11均安装在用户电能表前端。
43.检测机构14用于检测三相线路12中通电的一相的电流情况，通过检测机构14的检测可以获取到供电相别以及对应的电流大小。通过三相开关11控制三相线路12的连通情况和断开情况，根据前置设备检测到的三相负荷的平衡情况，可以控制三相线路12的连通和断开，从而调节三相负荷的负载。三相可以包括a相、b相和c相，例如，a相负荷较重，c相负荷较轻，可以找到a相电源供电的负荷处，断开a相负荷的供电，再闭合c相负荷的开关，连通c相线路，电源由从三相负荷平衡调整装置1的c相线路流入用户电能表，再进入到用户家中进行供电。同一时间仅只有一个相的开关或一条相的线路闭合，防止短路的情况发生。三相开关11分别与三相线路12串联，三相线路12为并联。
44.如图1所示，配电变压器出线中分出多个分支，每个分支包括低压侧出现a、b、c、n相，其中，a、b、c三相为上述的三相，10kv进线上安装有配电变压器，km表示交流接触器，km1、km2、km3分别表示a相交流接触器、b相交流接触器和c相交流接触器，fu表示熔断器，fu1和fu2分别表示第一熔断器和第二熔断器，sa表示三相开关，sa1、sa2、sa3分别表示a相开关、b相开关和c相开关，ct表示互感器，ta表示电流表，每一个分支表示一户用户。
45.三相负荷平衡调整装置1串联在用户电能表前端，安装于二级保护箱和用户电能表之间的电路上，区别于现有技术中将用于调整三相负荷的装置安装在变压器出现的位置。电源可以经过三相负荷平衡调整装置1调整，再流入用户电能表，可以针对每一户进行针对性调节，使用更加灵活，调节效果更加显著。例如，一栋楼有六户用户，一共有六个用户电能表，则在六个用户电能表的前端分别加装三相负荷平衡调整装置1，电源通过三相负荷平衡调整装置1流入用户电能表，在流入用户电能表前就对三相负荷进行平衡调整。
46.本实用新型实施例提供的三相负荷平衡调整装置1，通过设置检测机构14、三相开关11和三相线路12，并安装在用户电能表前端，起到调整三相负荷的作用。将三相负荷平衡调整装置1安装在用户电能表前端，可以针对每户直接调节三相负荷。每个调整装置对其所控制的电能表能够简便的在三相负荷之间进行调整和切换，将负荷较重的相的负载切换到负荷较轻的相，从而使三相负荷达到平衡。通过检测机构14观察每个三相负荷平衡调整装置1的电流情况，当三相负荷电流出现不平衡状况时，根据实际负荷调整三相线路12的通断情况，从而直接调整三相负荷。该三相负荷平衡调整装置1结构简单、使用灵活、成本低廉、可靠性高，能够及时处理因负荷增长不平衡而导致的三相不平衡，降低了线损率，有效改善了电压质量。
47.在一实施例中，如图1和图2所示，上述三相负荷平衡调整装置1还可以包括：三相指示灯15，三相指示灯15与三相线路12并联，三相指示灯15构造为通电亮灯，以显示当前三
相线路12中已经连通并进行供电的单相线路。
48.三相指示灯15用于显示当前哪一条相的线路为连通状态，便于台区管理者进行换相操作。例如，当a相负荷较重，c相负荷较轻时，可以通过指示灯找到由a相线路的开关，断开a相线路对应的开关，负荷断电，再按下c相开关，连通c相线路，由c相线路进行供电，电源由二级保护经三相负荷平衡调整装置1的主进断路器，再到c相交流接触器、用户电能表，最后进入到用户家中进行供电。通过三相指示灯15可以快速知道三相负荷平衡调整装置1中三相线路12的通断情况，帮助台区管理者快速进行三相负荷平衡调整。
49.在一实施例中，上述三相负荷平衡调整装置还可以包括：保护器，保护器与三相线路串联，保护器构造为当剩余电流的电流值大于预设电流值时，分断总线路以保护三相线路；其中，剩余电流表示通过保护器的各相电流的矢量和不为零时产生的电流。
50.保护器可以包括剩余电流动作保护器，剩余电流动作保护器又称漏电保护器，主要用来对危险并可能致命的电击提供保护，也能对过电流保护电器不能动作而长期持续的接地故障电流产生的火灾危险提供保护。在低压电网中安装剩余电流动作保护器是防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施。其中，剩余电流是指低压配电线路中各相(含中性线)电流矢量和不为零的电流。当用电侧发生了事故，电流从带电体通过人体流到大地，使主电路进出线中的电流i相和i中的大小不相等，此时电流的瞬时矢量合成有效值称为剩余电流，俗称漏电。剩余电流流过剩余电流动作保护器主回路的瞬间电流为电流有效值，因此，由于剩余电流发生变化，表明带电导体对地绝缘被破坏，则利用检测剩余电流环节来启动保护装置跳闸，从而来防止发生触电及接地电弧引发的火灾。
51.在一实施例中，如图2所示，上述三相负荷平衡调整装置1还可以包括：三相按钮13，三相按钮13中的每一个按钮分别与三相开关11中的每一个开关对应连接，三相按钮13构造为控制三相开关11的闭合或断开；其中，三相按钮13由台区管理者控制。
52.三相按钮13对应控制三相开关11，三相按钮13可以由台区管理者进行操控，台区管理者通过三相按钮13直接控制三相开关11的闭合或断开。也就是说，三相负荷平衡调整装置1安装在用户侧，当用户侧出现三相不平衡的情况时，可以在现场直接进行处理，切换负荷较轻的相用于供电，并且如果安装后其他相又出现负荷偏差较大的情况，能够及时在现场进行切换。
53.在一实施例中，三相开关可以包括：交流接触器，交流接触器构造为根据三相按钮的指示，吸合或断开以连通单相线路。
54.交流接触器是一种中间控制元件，其优点是可频繁的通、断线路，以小电流控制大电流。配合热继电器工作还能对负载设备起到一定的过载保护作用。交流接触器分别为图1中的km1、km2和km3。因为交流接触器是靠电磁场吸力通、断工作的，相对于人手动分、合闸电路，它更高效率，更灵活运用，可以同时分、合多处负载线路，还有自锁功能，通过手动短接吸合后，就能进入自锁状态持续工作。交流接触器广泛用作电力的开断和控制电路。
55.通过交流接触器的触头闭锁，可以保证只有一相交流接触器吸合，从而防止短路情况的发生，并且机械性设备相对于电力电子类设备抗干扰能力更强、误动作率低，在进行负荷调整的同时保证了可靠的供电。
56.在一实施例中，上述三相负荷平衡调整装置还可以包括：切换机构，切换机构分别与三相开关中的每一相开关连接，切换机构构造为根据总线路中三相负荷电流的平衡情
况，切换三相开关中任一开关至闭合状态或断开状态。
57.切换机构可以包括处理器和控制器，处理器和控制器连接，处理器用于接收检测机构检测到的供电相别以及对应的电流大小，并根据前置检测三相负荷的设备判断当前线路是否出现三相负荷电流不平衡的状况。例如当前检测到a相负荷较重，c相负荷较轻，处理器得到需要将a相线路切断，连通c相线路的结果后，传输给控制器，又控制器控制三相开关的断开和闭合，将a相开关断开，将c相开关闭合，连通c相线路，电源由从三相负荷平衡调整装置的c相线路流入用户电能表，再进入到用户家中进行供电。
58.切换机构可以起到自动切换的作用，在人为没有进行干预时也能对三相负荷起到一定的调节作用。切换机构还可以内置通信模块，将每一户的三相负荷情况传输到总控平台，总控平台根据三相负荷情况进行远程调节，远程控制三相开关。
59.在一实施例中，检测机构可以包括：互感器，互感器与三相线路连接，互感器构造为降低三相线路中的电流比例，以检测三相线路中的电流情况；电流表，电流表分别与三相线路连接，电流表构造为检测三相线路中的电流情况。
60.互感器为图1中的ct，互感器可以包括电流互感器，互感器可以能将大电流变成小电流，用于量测或保护系统。互感器的功能主要是将大电流按比例变换成标准小电流(5a或1a，均指额定值)，以便实现检测机构、保护器、自动控制设备(切换机构)的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。在供电用电的线路中，电流相差从几安到几万安，线路中电流比较高，如果直接测量是非常危险的。为便于检测机构等二次仪表测量，需要将线路中电流转换为比较统一的电流，使用互感器可以起到变流和电气隔离的作用，提高供电系统的安全性。电流表为图1中的ta，电流表包括a相电流表、b相电流表和c相电流表，分别检测每一相通过的电流情况。
61.在一实施例中，上述三相负荷平衡调整装置还可以包括：警示铃，警示铃与检测机构连接，警示铃构造为当所述三相线路中的电流大于预设阈值时，响铃以警示。
62.当检测机构中检测到的电流大于预设阈值时，警示铃可以进行警示，以提醒台区管理者需要对该重负荷相进行调整，将重负荷的相切断，接通轻负荷的相。警示铃可以及时提醒台区管理者三相线路中电流出现问题，以及时对三相负荷进行调整，可以保障用户用电安全以及供电系统的安全。
63.在一实施例中，上述三相负荷平衡调整装置还包括：外壳，检测机构、三相线路和三相开关均安装在外壳内，外壳构造为保护检测机构、三相线路和三相开关。
64.将检测机构、三相线路和三相开关安装在外壳内，外壳可以固定在墙面上。上述实施例中的三相按钮可以安装在外壳上，台区管理者通过安装在外壳上的三相按钮直接调整三相中的某一相的断开和连接。外壳可以起到防尘防潮的作用，保护三相线路。
65.检测机构检测到的三相的电流可以通过电流表显示在外壳上，以供台区管理者直接观察到三相的电流。
66.在一实施例中，上述三相负荷平衡调整装置还可以包括：固定机构，固定机构安装在外壳上，固定机构构造为将外壳固定在墙面上。
67.外壳上可以设置固定机构，固定机构可以包括膨胀螺丝钉，将膨胀螺丝钉钉入墙面，固定三相负荷平衡调整装置。图3所示为本技术一示例性实施例提供的三相负荷平衡调整装置的左视结构示意图，如图3所示，固定机构还可以包括l型卡扣17，在墙面上设置挂钩
或横杆，通过l型卡扣17将三相负荷平衡调整装置1挂在墙面的挂钩或横杆上，便于拆卸和维修三相负荷平衡调整装置1。图4所示为本技术一示例性实施例提供的三相负荷平衡调整装置的后视结构示意图，图5所示为本技术一示例性实施例提供的三相负荷平衡调整装置的仰视结构示意图，如图4和图5所示，固定机构还可以包括凹槽18，在墙面上设置与凹槽18配合的卡条，凹槽18可以在卡条上滑动，以固定和拆卸三相负荷平衡调整装置1，通过凹槽18和卡条配合，便于拆卸和维修三相负荷平衡调整装置1。
68.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。