[發(fā)明專利]一種三相勵磁涌流抑制裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410440615.6
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104218555B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 李松濤;任芝
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定)
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種抑制變壓器勵磁涌流的裝置，屬于電力電子器件領域。

背景技術

變壓器是電力系統(tǒng)中的重要部件，它的安全性和穩(wěn)定性對整個電力系統(tǒng)的運行至關重要。變壓器全電壓充電時在其繞組中產生的暫態(tài)電流。變壓器投入前鐵芯中的剩余磁通與變壓器投入時工作電壓產生的磁通方向相同時，其總磁通量遠遠超過鐵芯的飽和磁通量，因此產生極大的涌流，其最大峰值可達到變壓器額定電流的6-8倍。勵磁涌流受變壓器投入時系統(tǒng)電壓的相角、變壓器鐵芯的剩余磁通和電源系統(tǒng)阻抗等因素影響而變化。若鐵芯中沒有剩磁，最大涌流出現(xiàn)在變壓器投入時電壓經過零點瞬間(該時磁通為峰值)。變壓器涌流中含有直流分量和高次諧波分量，隨時間衰減，其衰減時間取決于回路電阻和電抗，一般大容量變壓器約為5-10秒，小容量變壓器約為0.2秒左右。

當給變壓器充電時，鐵芯內產生交變磁通，這個交變磁通從零到最大叫做鐵芯勵磁，鐵芯飽和就會產生過電流，我們把這一過程產生的電流叫做變壓器勵磁涌流，這個電流要高于變壓器的額定電流，從變壓器的機械力、電動力到保護整定都要為躲過勵磁涌流整定。勵磁涌流帶來的危害性包括：引發(fā)變壓器的繼電保護裝置誤動，使變壓器的投運頻頻失敗；變壓器出現(xiàn)短路故障切除時所產生的電壓突增，誘發(fā)變壓器保護誤動，使變壓器各側負荷全部停電；電站一臺變壓器空載接入電源產生的勵磁涌流，誘發(fā)鄰近其他電站等正在運行的變壓器產生“和應涌流”(sympathetic inrush)而誤跳閘，造成大面積停電；數(shù)值很大的勵磁涌流會導致變壓器及斷路器因電動力過大受損；誘發(fā)操作過電壓，損壞電氣設備；勵磁涌流中的直流分量導致電流互感器磁路被過度磁化而大幅降低測量精度和繼電保護裝置的正確動作率；勵磁涌流中的大量諧波對電網電能質量造成嚴重的污染，造成電網電壓驟升或驟降，影響其他電氣設備正常工作。

圖1示出了現(xiàn)有技術中的包含變壓器的供電網絡，其中A表示市電電源，B表示斷路器，C表示變壓器，D表示負載。這種供電網絡在開始上電時，會出現(xiàn)變壓器磁芯飽和現(xiàn)象，會導致變壓器的初級流過很大的勵磁涌流，這樣會導致斷路器脫開，而且會導致合閘處的機械開關打火，結果會有多次合閘脫開現(xiàn)象，這樣會給電路元器件帶來損害。為了解決該問題，已有的技術提出了一種單相變壓器相位從正弦波90度角度處合閘消除勵磁涌流，但是，該技術只能解決單相問題，對于三相變壓器則無能為力，這是由于三相電相位相互之間相差120度，很難找到一個合適的角度消除勵磁涌流。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對上面的問題，提出了一種三相抑制變壓器勵磁涌流的裝置，其無需判斷上次斷電時的相位角度，采用一種簡單低廉的開關技術即可便捷的解決上述的變壓器三相勵磁涌流問題。

本發(fā)明提供了一種三相勵磁涌流抑制裝置，包括三相交流電AC，空氣開關SS₁，三相空氣開關SS₂-SS_n，其中n為正整數(shù)并且大于等于3，多個等值電阻R₁-R_m，以及三相變壓器T，其中m＝3×(n-2)，其特征在于：連接關系為：三相交流電AC的中線連接空氣開關SS₁的一端，空氣開關SS₁的另一端連接三相變壓器T的初級線圈的一端，三相交流電AC的三相輸出端分別連接至三相空氣開關SS₂-SS_n的一端，三相空氣開關SS₂-SS_n的另一端分別連接至三相變壓器T初級線圈三個繞組的另外一端，其中三相空氣開關SS₂-SS_n-1與三相變壓器之間的連接是通過電阻R₁-R_m來實現(xiàn)的，也即三相空氣開關與三相變壓器連接的每一相中均各自接有一個電阻，而三相空氣開關SS_n與三相變壓器的連接并不具有電阻，其中SS₁和SS_n是大功率空氣開關，而SS₂-SS_n-1為小功率空氣開關。

根據(jù)本發(fā)明的另外一實施例，所述小功率空氣開關的額定功率為所述大功率空氣開關額定功率的1％。

根據(jù)本發(fā)明的另外一實施例，其中多個等值電阻的電阻值等于R，并且R/m＝6πfL，其中f＝50Hz，L為三相變壓器T初級一個繞組的電感量。