[發明專利]用于變壓器中的DC分量的補償的電路布置

有效

• 申請號: 201611129096.7
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106876119B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: P.哈姆伯格
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H01F27/42
• 分類號: H01F27/42;H01F3/14;H01F27/245;H01F27/40;G01R33/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 申屠偉進;劉春元

本發明公開用于變壓器中的DC分量的補償的電路布置。一種用于變壓器（4）中的DC分量（I_DC）的補償的電路布置，其中，所述變壓器（4）具有繞組布置（8），所述繞組布置（8）借助于連接線（3）而被連接到用于輸送電能的電力系統（15），并且具有被連接至地（11）的中性點，包括：飽和電抗器電路（1），其被布置在將位于所述連接線（3）的無節點部分（31）上的連接點（12）連接至地（11）的電流路徑（20）中，控制和調節裝置（6），其借助于控制信號（16）來控制所述飽和電抗器電路（1），并且在輸入側上向其饋入由檢測裝置（5）提供的關于要補償的所述DC分量（I_DC）的大小和方向的信號（17）。

技術領域

本發明一般地涉及如在用于電能的產生、傳輸和分配的電力系統中使用的電力變壓器，特別是用于補償變壓器中的DC分量的電路布置，變壓器具有借助于連接線而被連接到電力系統的繞組布置并且具有被連接至地的中性點。

背景技術

在用于電能的產生、傳輸和分配的電力系統中，由于各種原因，成比例地疊加在交變電流上的DC電流可能形成。這種類型的直流分量（在下文稱為DC分量）可以例如由被連接到電力系統的功率轉換器創建，或者可以是“地磁感應電流”（GIC）。

GIC由太陽風引起，因為地的磁場改變使得在構成電網線和地回路導體的導體環路中，通量改變發生并且在其中感應的電壓產生GIC。GIC是時間和方向相關的。然而，GIC改變所用的速度是如此相對緩慢的，以致其在電力系統中可以被視為DC分量。

不管其原因，變壓器中的DC分量始終是不期望的，因為磁性單向通量部分與該DC分量相關聯，其變得被疊加在變壓器的芯中的交變通量上，使得變壓器芯的輸出不再是對稱的。磁性材料的工作點的移位發生。取決于變壓器的設計，甚至幾百毫安的非常小的DC分量也可能使工作噪聲的輻射增加10至20 dB。磁性材料的工作點的移位可以導致20-30%左右的在損耗方面的顯著增加。局部地，增加的加熱可以出現在變壓器中，使得電氣繞組的絕緣的壽命可能受損。在大GIC的情況下，熱點可以形成在金屬部分上并且導致絕緣液體的退化，這可以造成分解氣體的形成。

用于減少變壓器的芯中的單向通量部分的各種方法和裝置是已知的。例如，在EP2 622 614 B1中，提出為變壓器芯提供補償繞組并且借助于半導體開關裝置饋入其中補償電流，該補償電流的效果被與破壞性單向通量部分相反引導。在這里的優點在于此補償繞組被與能量網絡電分離，即不具有到變壓器的初級或次級繞組系統的連接。

這種類型的補償繞組現在可以以合理的成本實現，如果其在變壓器的生產期間被提供的話。取決于要補償的DC分量的大小，要提供對應尺寸的安裝空間，以便變壓器芯的尺寸改變。

與此相比，改裝是多得多的努力，并且幾乎不具有任何實踐重要性。如果要用DC補償來改裝已經在使用中的變壓器，則必須將變壓器從電力系統移除，并且必須在變壓器箱的內部中安裝補償繞組。補償繞組的回顧安裝常常是根本不可能的。在任何情況下，后來安裝的成本是非常高的，使得至今幾乎從未執行過改裝。

限制還由可用半導體組件的極限負荷造成。在被用作高壓DC傳輸系統的部分的變壓器中，可以在補償繞組中感應數千伏的感應電壓。并且GIC可以達到多于50 A的電流強度，作為其結果，電路的技術實現是困難的。

在被配置成用于數十年內無故障操作的電力變壓器或配電變壓器內部中，具有有限壽命的半導體組件的布置也是有問題的。

發明內容

本發明的目的是提供用于DC分量的補償的盡可能簡單且穩健的方法，其還可以關于已經在操作中的變壓器來經濟地實現，并且其還導致長使用期限和高可靠性水平的預期。