[發明專利]基于串接小容量變壓器的船用變壓器預充磁方法

有效

• 申請號: 201811293163.8
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109103860B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 賴單宏;黎洪光;陳文煒;鄭欣;王雪鋒;周仕杰;繆新招;郭銘海;魏東升;李義新;呂泉成;馮欣樺;高軍偉;周成鵬;邰能靈;吳攀
• 申請（專利權）人: 廣州供電局有限公司
• 主分類號: H02H9/00
• 分類號: H02H9/00;H02H9/02
• 代理公司: 31201 上海交達專利事務所
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于串接小容量變壓器的船用變壓器預充磁方法，通過與岸電系統相連的上船變壓器為設置于中壓母線與低壓母線之間的主變壓器進行預充磁，主變壓器分別通過開關與中壓母線與低壓母線相連；上船變壓器分別與中壓母線和低壓母線相連，岸電變壓器容量小于主變壓器。本發明整體投資小，實現難度低，勵磁涌流抑制效果優良，設備的操作難度低，并且在聯機時調試難度低，使用便捷。

技術領域

本發明涉及的是一種船用電網控制領域的技術，具體是一種基于串接小容量變壓器的船用變壓器預充磁方法。

背景技術

船舶電力系統中，變壓器聯接中壓與低壓電網，對電網的安全穩定運行起重要作用，是船舶電力系統中的重要設備。特別是在以電力推進的船舶系統中，換流變壓器容量很大，在全船負荷中占有相當的比重，變壓器對船舶電力系統的影響更為顯著。當變壓器空載合閘投入電網運行時，鐵心中磁通開始以空載合閘前鐵心中的剩磁為起點，按電源電壓波形積分關系變化。由于鐵心磁通的飽和以及鐵心材料的非線性特性，勵磁電流將達到極高的數值，同時波形會產生嚴重畸變，形成勵磁涌流。為了抑制空載合閘時變壓器產生的勵磁涌流，一般采取預充磁技術，現在主要的預充磁技術有變壓器串聯電阻技術、變壓器選相位分相合閘技術與串接小容量變壓器預充磁技術。

變壓器串聯電阻技術：在一次側三相線路串聯電阻，先合閘電阻支路，延時后將電阻支路短路，使變壓器投入運行。變壓器串聯的電阻能夠抑制了穩態磁通幅值，間接抑制了暫態磁通的大小，使變壓器的合成磁通大大減小，鐵芯不會迅速飽和，還能使暫態磁通衰減加快。變壓器在要投入使用時，合閘電阻，使變壓器開始充磁，等暫態磁通衰減到一定程度后，再進行短路電阻支路和斷開電阻支路的操作。

變壓器串聯電阻技術雖然能夠抑制勵磁涌流，但是確有如下缺點：

1)抑制勵磁涌流效果差，勵磁涌流仍然會在合閘瞬間達到較大數值；

2)由于變壓器內鐵心剩磁與合閘角度的不確定性，抑制勵磁涌流的最佳電阻阻值無法在設計初確定，因而最終采用的串聯電阻抑制勵磁涌流的效果并不理想。

變壓器選相位分相合閘技術：當選擇合適的相角進行合閘操作時，單相變壓器的暫態磁通可以減少到零，從而使得鐵心無暫態過程而直接進入穩態過程，此時不會產生勵磁涌流。對于三相變壓器，由于三相電壓之間存在1200相角差，總會有兩相會產生勵磁涌流。因此變壓器選相位分相合閘技術應用相位檢測元件對變壓器原邊的剩磁進行檢測，在得出三相剩磁大小后再進行合閘操作。具體操作為：對兩相剩磁進行檢測，推算出第三相剩磁大小，假設ab繞組中剩磁最大。其次，計算ab繞組的最佳合閘相位α_best，在α_best前1/4個周期內的任意時刻合上A相斷路器，然后在α_best相位時合上B相斷路器，合閘瞬間暫態磁通為零，ab繞組不會產生勵磁涌流；由于是三相三柱式變壓器，假設三相對稱，則bc繞組與ca繞組由于ab繞組感應出的電壓為-0.5U_ab，bc、ca兩相繞組中產生的磁通和與ab磁通大小相等。最后，在U_ab過零點處合上C相斷路器。該技術能夠使得三相勵磁涌流的值幾乎等于零。

變壓器選相位分相合閘技術的缺點如下：

1)需要投入分相合閘開關與剩磁檢測裝置，投入增加；

2)該技術需要考慮剩磁的影響，但是剩磁難以精確檢測，因此選擇首合相和最佳合相時間存在很大困難，在實際使用中效果不理想；

3)需要有精確時間控制的合閘設備；

4)產品裝置多，精度要求高，調試困難，使用不方便。