新型节能滤波器在实际中的应用

段永伟 樊安国 张蕾

前言

本实用新型节电滤波器与电器设备或元器件并联连接，它采用智能控制技术，通过对检测的各类过电压与负载的无功损耗，以纳秒级响应和控制，进而使被保护的设备及元器件上实际承受的电压就远低于过电压幅值，从而能将危险的尖峰过电压切掉，使电器设备和元器件免遭过电压冲击的危害，同时能将基波以外的某些能量变害为益，为用电系统提供洁净能源、降低无功损耗、提高功率因数，达到延长电器设备及元器件使用寿命，促进安全生产，节电增容等立竿见影的效果。

1、存在问题及分析

1）电机、变压器等感性负荷由于受到大量浪涌电压的冲击，磁滞损耗增加，造成电机温升过高，能耗加大，容易因过热而烧毁；更严重的，电机、变压器的绝缘极易被高电压脉冲击穿；2）各种电器开关因受到高能量的瞬流的侵害，触头严重烧蚀，造成接触不良并生成氧化性碳膜层，造成阻值加大、温升过高、电耗增加、影响正常供电；同时开关寿命大力缩短，容易引起停产事故；3）灯具及照明设施因受浪涌电压的冲击，造成电极材料移位，灯具两端发黑，光照度下降，耗电加大，极易损坏；4）大型电子仪器、电脑、通讯设施、仪表等，由于精密度很高，运算速度极快，对不规则的浪涌电压脉冲极其敏感，高压脉冲不到一个毫秒就可造成一个程序不规则，出现电脑死机、数据丢失、烧坏部件等现象，严重时整个系统会造成瘫痪，损失巨大；5）变频调速器在雨季运行时，有相当数量的变频器被雷电感应电压所破坏，这已成为较普遍的现象；6）不明原因的电源线短路现象会造成火灾；7）整个用电系统，从弱电到强电，都经受着浪涌电压的侵害，现代研究表明，有90%的电能问题都与浪涌电压有关。

2、具体实施方式

2.1本实用新型滤波器的电路原理（见图1）

2.2本实用新型滤波器的限幅、吸收单元工作原理

如图2、图3所示，所述的限幅单元包括第一限幅单元1、第二限幅单元2、第三限幅单元3，第一限幅单元1、第二限幅单元2、第三限幅单元3均包括晶界电阻6、晶粒电阻5、晶界电容4和电子开关K，其中晶界电阻6和晶界电容4并联，晶界电阻6和晶界电容4的第一端通过晶粒电阻5与电子开关K的第一端连接，电子开关K的第二端为首，晶界电阻6和晶界电容4的第二端为尾；第一限幅单元、第二限幅单元、第三限幅单元首尾相连形成三角形连接，其连接的公共端和负荷的电源输入端连接。在没有出现过电压时，限幅单元端电压小于其压敏电压，其导电属于热激发电子电导机理，通过限幅单元的阻性电流仅为毫安级，可看为开路；当出现过电压时，电子开关K被控制单元控制导通，其导电属于隧道击穿电子电导机理，其伏安特性呈优异的非线性电导特性，以I=CVα（I是通过限幅单元的电流、V表示限幅单元的端电压、C是与配方和工艺有关的常数，α是非線性系数）可知，限幅单元端电压微小变化可引起电流的急剧变化，则限幅单元即利用该特性来抑制过电压幅值和吸收或对地释放过电压引起的浪涌能量。

如图4所示，吸收单元包括由限幅单元组成的三角形连接方式形成的近似电容器组C，与电机有功消耗电阻和电机电感串联后相并联，其三个公共端分别和负载的电源输入端连接。吸收单元的作用是把电网中的杂波进行过滤，再把杂波电能有的滤掉，有的保存起来，然后再与电机电感谐振过程中按基波的频率供给电机使用，使其变害为利，进而使功率因数得到了提高，降低了无功损耗。

3、取得的效果

本实用新型节电滤波器将限幅单元和吸收单元科学地结合，经过对负荷电压的动态循环高速检测和无功损耗的检测，对检测的无论雷电过电压或是瞬态操作过电压以纳秒级迅速响应，按照测得数据分析和计算后，以智能控制技术为核心，通过对限幅单元的驱动控制，以纳秒级时间迅速呈现优良非线性导电特性，通过装置中压敏电阻器伏安特性，抑制过电压幅值和吸收或对地释放过电压引起的浪涌能量，同时利用电容器组的特有功能以达到提高功率因数和降低无功损耗的目的。本实用新型接线简单，只需要把引线分别并联连接于负荷处即可，其接线不分相序，保证地线可靠亦可。

（作者单位：安阳钢铁股份有限公司）