技术领域
[0001] 本实用新型涉及电
力设备技术领域，具体地讲，是涉及一种电能负载平衡装置。
背景技术
[0002] 在低压三相四线制的城市居民和农网供电系统中：由于用电户多为单相负荷或单相和三相负荷混用，并且负荷大小不同和用电时间的不同。所以，
电网中三相间的
不平衡电流是客观存在的，并且这种用电不平衡状况无规律性，也无法事先预知。导致了低压供电系统三相负载的长期性不平衡。电网中的不平衡电流会增加线路及
变压器的
铜损，还会增加变压器的
铁损，降低变压器的出力甚至会影响变压器的安全运行，最终又反馈加剧三相
电压的不平衡。不仅如此，三相不平衡还会对电网和用电设备造成诸多危害：
[0003] 其一是增加线路的电能损耗。在三相四线制供电网络中，电流通过线路
导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比。当低压电网以三相四线制供电时，由于有单相负载存在，造成三相负载不平衡在所难免。当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损耗。
[0004] 其二是增加
配电变压器的电能损耗。配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。
[0005] 其三是配变出力减少。配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。假如配变在过载工况下运行，即极易引发配变发热，严重时甚至会造成配变烧损。
[0006] 其四是配变产生零序电流。配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。运行中的配变若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通。(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能以油箱壁及
钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，即要产生
磁滞和
涡流损耗，从而使配变的钢构件局部
温度升高甚至发热。配变的绕组绝缘也可能因
过热而加快老化，导致设备寿命降低。同时，零序电流的存在也会增加配变的损耗。
[0007] 其五是影响用电设备的安全运行。配变是根据三相负载平衡运行工况设计的，其每相绕组的
电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。当配变在三相负载平衡时运行，其
三相电流基本相等，配变内部每相压降也基本相同，则配变输出的
三相电压也是平衡的。
[0008] 其六是降低负载
电动机效率。配变在三相负载不平衡工况下运行，将引起
输出电压三相不平衡。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。但由于正序磁场比负序磁场要强得多，电动机仍按正序磁场方向转动。而由于负序磁场的制动作用，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，也将随三相电压的不平衡度而增大。所以电动机在三相电压不平衡状况下运行，是非常不经济和不安全的。
实用新型内容
[0009] 为克服
现有技术中的问题，本实用新型提供一种能够平衡控制三相输出电压、降低线路损耗的电能负载平衡装置。
[0010] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
[0011] 一种电能负载平衡装置，包括带有引脚的
控制器U1，连接于三相交流电供电输入端的
断路器QF，分别在每一相上与断路器QF
串联并与控制器U1的引脚连接以为控制器U1提供电流
信号输入的电流互感器TA1、TA2和TA3，在电流互感器TA1、TA2和TA3后串联接入三相交流电至负载的供电线路的电力平衡器U2，连接于电力平衡器U2和三个电流互感器TA1、TA2、TA3之间的交流
接触器KM4，连接于电力平衡器U2和负载之间的交流接触器KM5，与串联后的交流接触器KM4、电力平衡器U2和交流接触器KM5并联的交流接触器KM6，以及在电力平衡器U2匹配三相的三个输入端接点与中性线N之间并联设置的交流接触器KM1、KM2和KM3，其中，所述控制器U1的引脚通过并联的六个交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6的线圈连接中性线N，控制器U1的引脚通过电力平衡器U2的输出端接入电压信号。
[0012] 具体地，所述控制器U1的引脚共16个，其中6个连接交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6的线圈，4个用于接入电流信号，4个用于接入电压信号，其余2个中的一个连接于电流互感器TA3和断路器QF之间，一个直接与中性线N连接，用于获取供电。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0014] 本实用新型通过电流互感器获取三相交流电输入的电流信号，通过检测负载端的电压信号，对供电电能指标进行匹
配对比均衡，然后由控制器将均衡结果通过交流接触器的线圈电磁控制方式反馈到电力平衡器和相应的各线路中，从而保证了各相之间的电能平衡，进而优化了电力输出参数，提高供电性能，确保了配电变压器端的稳定和用电设备的安全，并且本实用新型设计巧妙，体积小巧，使用方便，易于生产制造，成本低廉，具有广泛的应用前景，适合推广应用。
附图说明
具体实施方式
[0016] 下面结合附图和
实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例
[0017] 如图1所示，该电能负载平衡装置，主要由接入三相交流电供电线路中的控制器U1和电力平衡器U2，以及用于检测的电流互感器TA1、TA2、TA3和用于控制的交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6构成。其具体构成结构如下：
[0018] 所述控制器U1采用集成式的控
制芯片，具有1~16个引脚。所述电流互感器和电力平衡器U2依次串联在三相交流电为负载供电的供电线路中，在三相交流电的接入端设置断路器QF保障接入用电安全；在电力平衡器U2的输入端串联交流接触器KM4，输出端串联交流接触器KM5，用于控制电力平衡器的输入输出。交流接触器KM6以与串联后的交流接触器KM4、电力平衡器U2和交流接触器KM5并联的形式接入三相交流点的供电线路中，作为安全旁路单元，在装置发生故障时能通电备用。以A、B、C表示三相交流电输入端，N表示中性线，L1、L2、L3表示三相线并连接负载，三个电流互感器TA1、TA2、TA3分别在对应的一相上串联于断路器QF的输出端，并与中性线N关联，同时三个电流互感器的信号输出端与控制器U1的9、10、11引脚连接且12引脚也与中性线关联，由此检测接收供电线路的电流信号。而控制器U1的13、14、15、16引脚通过连接负载端的L1、L2、L3、N线来检测接收供电线路的用电电压信号。
[0019] 所述电力平衡器U2的三个输入端接点分别用X、Y、Z表示，其中每个接点有三个分支，即X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3、Z1、Z2、Z3，交流接触器KM1的进线端连接X1、Y1、Z1三个点，交流接触器KM2的进线端连接X2、Y2、Z2三个点，交流接触器KM3的进线端连接X3、Y3、Z3三个点，这三个交流接触器KM1、KM2、KM3的出线端并联后连接中性线N。同时，控制器U1的3、4、5、6、7、8引脚依次连接交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6的线圈构成并联，然后连接中性线N。控制器U1的2引脚直接连接中性线N，1引脚连接于电流互感器TA3和断路器QF之间。
[0020] 工作时，供电依次经过断路器QF、三个电流互感器、交流接触器KM4、电力平衡器U2、交流接触器KM5至负载，此时交流接触器KM6为断开状态，控制器U1通过电流互感器检测到供电线路的电流信号，并通过负载端检测到供电线路的电压信号，进行匹配对比均衡，然后将反馈结果通过电流作用于六个交流接触器的线圈对其进行控制，使电力平衡器调整供电线路中各相的负载情况实现平衡。当需要检修或出现故障时，交流接触器KM4自动或手动断开，交流接触器KM6自动或手动闭合，可继续为负载端供电。
[0021] 通过上述设置，本实用新型能够将三相不平衡电压降到2%以下，延长了用电设备的使用寿命，节约电能。
[0022] 上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此
基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。
