一種變壓器直流偏磁抑制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流偏磁抑制系統(tǒng)，具體講涉及一種變壓器直流偏磁抑制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略的實(shí)施，適合大功率、遠(yuǎn)距離輸電的超高壓直流輸電(HVDC)技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。采用直流輸電技術(shù)進(jìn)行長距離輸電，可以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和調(diào)度的靈活性，具有廣闊的發(fā)展前景。
[0003]然而在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)直流輸電系統(tǒng)以單極大地回路運(yùn)行方式時(shí)，易導(dǎo)致其周圍交流變電站的變壓器出現(xiàn)直流偏磁現(xiàn)象，換流變壓器也會產(chǎn)生直流偏磁現(xiàn)象。造成變壓器直流偏磁現(xiàn)象的還有地磁感應(yīng)電流，太陽耀斑爆發(fā)會在長距離輸電線路中產(chǎn)生地磁感應(yīng)電流(GIC)，其峰值可達(dá)Ζ00Α，頻率在0.001-0.1Hz之間，與交流系統(tǒng)的50Hz工頻相比可近似看作直流電流。
[0004]上述兩種情況引發(fā)直流偏磁的過程基本相同。都是直流電流在兩接地變壓器間產(chǎn)生電位差，直流電流流過變壓器使鐵心飽和，導(dǎo)致勵磁電流畸變，產(chǎn)生大量諧波，使鐵心無功損耗增大，還可能引起系統(tǒng)的電壓嚴(yán)重降低，導(dǎo)致系統(tǒng)的繼電器誤動作。直流偏磁除了對電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響外，對變壓器本身也有很大影響，嚴(yán)重的磁飽和會使正常情況下在鐵心中閉合的磁通部分離開鐵心，使變壓器金屬結(jié)構(gòu)件損耗增加，導(dǎo)致局部過熱現(xiàn)象，破壞絕緣，損壞變壓器或降低使用壽命。
[0005]目前，國內(nèi)外關(guān)于抑制流入變壓器中性點(diǎn)直流電流的方法主要有3種:①在變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)電阻，限制直流電流的大小；②反向電流補(bǔ)償法，利用反向的直流電流來抵消或削弱直流電流的不利影響在變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)電容，阻斷直流電流。
[0006]上述方法主要是集中在在變壓器中性點(diǎn)上安裝附加裝置，從而達(dá)到削弱或阻斷變壓器中性點(diǎn)直流電流的目的，對改變變壓器本身結(jié)構(gòu)以減小直流偏磁效應(yīng)并沒有進(jìn)行過多的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，本發(fā)明提供一種變壓器直流偏磁抑制系統(tǒng)，該系統(tǒng)從變壓器自身出發(fā)，通過對變壓器進(jìn)行自身結(jié)構(gòu)改進(jìn)來抑制變壓器的直流偏磁現(xiàn)象。
[0008]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種變壓器直流偏磁抑制系統(tǒng)，所述變壓器包括由兩側(cè)豎直鐵心柱和上、下兩根水平鐵軛連接組成的閉合矩形框架狀的鐵芯、以及分別纏繞在兩側(cè)豎直鐵芯柱上的一次繞組和二次繞組組成，其改進(jìn)之處在于:所述系統(tǒng)包括設(shè)于兩根水平鐵軛中的其中一根水平鐵軛上的磁通檢測傳感器和纏繞方向與所述一次繞組的纏繞方向相反的直流偏磁抑制繞組，所述磁通檢測傳感器通過控制系統(tǒng)與所述直流偏磁抑制繞組相連。
[0009]優(yōu)選的，所述磁通檢測傳感器監(jiān)測變壓器磁通量，所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述變壓器磁通量計(jì)算得到流入所述一次繞組中性點(diǎn)的直流電流，并控制所述直流偏磁抑制繞組產(chǎn)生與所述直流電流大小相等、方向相反的直流電流，以抑制所述變壓器因一次繞組中性點(diǎn)的直流電流所弓I起的直流偏磁現(xiàn)象。
[0010]優(yōu)選的，所述變壓器為三相風(fēng)冷變壓器，所述變壓器的一次繞組、二次繞組的聯(lián)結(jié)組別均采用YNdll。
[0011]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理模塊、直流偏磁控制模塊和補(bǔ)償電流發(fā)生模塊，所述磁通檢測傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測變壓器磁通量，并將所述變壓器磁通量轉(zhuǎn)化為對應(yīng)模擬信號后傳輸給所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理模塊，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理模塊將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后傳輸給所述直流偏磁控制模塊，所述直流偏磁控制模塊通過相應(yīng)算法從所述數(shù)字信號中提取直流磁通數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述直流磁通數(shù)據(jù)計(jì)算流入一次繞組中性點(diǎn)的直流電流，從而產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，控制所述補(bǔ)償電流發(fā)生模塊產(chǎn)生與一次繞組中性點(diǎn)的直流電流大小相等的直流補(bǔ)償電流，并注入到所述直流偏磁抑制繞組。
[0012]進(jìn)一步，所述補(bǔ)償電流發(fā)生模塊包括限流元件、可控回路開關(guān)、扼流圈、可控整流電路和電壓保護(hù)元件；所述直流偏磁抑制繞組、所述限流元件、所述可控回路開關(guān)、所述扼流圈和所述可控整流電路依次連接后形成一個環(huán)形回路，所述電壓保護(hù)元件的兩端分別連接在所述可控回路開關(guān)與所述扼流圈之間、以及所述可控整流電路與所述直流偏磁抑制繞組之間。
[0013]進(jìn)一步，直流偏磁控制模塊分別連接并控制所述可控回路開關(guān)和所述可控整流電路，當(dāng)所述直流偏磁控制模塊判斷變壓器磁通量中包含直流磁通時(shí)，計(jì)算需要產(chǎn)生的直流補(bǔ)償電流大小，并控制所述可控整流電路產(chǎn)生相應(yīng)的直流補(bǔ)償電流、以及控制所述可控回路開關(guān)閉合，以使所述可控整流電路產(chǎn)生的直流補(bǔ)償電流注入到直流偏磁抑制繞組內(nèi)；
[0014]當(dāng)所述直流偏磁控制模塊判斷變壓器磁通量中不包含直流磁通時(shí)，控制所述可控回路開關(guān)斷開。
[0015]進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理模塊通過光纖與所述磁通檢測傳感器相連。
[0016]進(jìn)一步，兩根水平鐵軛中的另一根水平鐵軛上纏繞有供能繞組，所述供能繞組的輸出端分別連接并提供電能給可控整流電路、直流偏磁控制模塊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理模塊。
[0017]進(jìn)一步，磁通檢測傳感器通過如下方式安裝在所述水平鐵軛上:在需要安裝磁通檢測傳感器的水平鐵軛處包裹絕緣層，將所述磁通檢測傳感器安裝在絕緣層表面，在所述磁通檢測傳感器表面包裹絕緣層。
[0018]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著進(jìn)步:
[0019]1、本發(fā)明提供的變壓器直流偏磁抑制系統(tǒng)基于變壓器自身結(jié)構(gòu)改進(jìn)，通過磁通檢測傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測變壓器磁通量，通過控制系統(tǒng)可有效提取變壓器磁通量中的直流磁通數(shù)據(jù)，從而控制直流偏磁繞組產(chǎn)生相應(yīng)的直流補(bǔ)償電流，可有效抑制變壓器中的直流偏磁現(xiàn)象，消除直流偏磁對變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響。
[0020]2、在變壓器的水平鐵軛上繞制供能繞組，用于為整套直流偏磁抑制系統(tǒng)提供電源，不需要額外加裝外設(shè)電源，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
[0021]3、控制系統(tǒng)中設(shè)置有電壓保護(hù)元件和限流元件，能有效克服直流偏磁抑制繞組感應(yīng)電壓、電流過高的問題，保障系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
[0022]4、磁通檢測傳感器與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理模塊之間通過光纖連接，信號傳輸時(shí)，絕緣性能好，抗電磁干擾能力強(qiáng)。
[0023]5、磁通檢測傳感設(shè)于絕緣層之間，抗干擾能力強(qiáng)，無需維護(hù)。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明提供的變壓器直流偏磁抑制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為直流偏磁抑制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖3為控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]其中:1_一次繞組；2_鐵心柱；3_絕緣層；4_磁通檢測傳感器；5-鐵軛；6_直流偏磁抑制繞組；7_供能繞組；8_ 二次繞組；9_限流元件；10_可控回路開關(guān)；11_電壓保護(hù)元件；12-可控整流電路；13-扼流圈。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)例對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步的說明。
[0029]本發(fā)明提供的變壓器直流偏磁抑制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示:所述變壓器包括由兩側(cè)豎直鐵心柱2和上、下兩根水平鐵軛5連接組成的閉合矩形框架狀的鐵芯、以及分別纏繞在兩側(cè)豎直鐵芯柱上的一次繞組1和二次繞組8組成，所述變壓器為三相風(fēng)冷變壓器，所述變壓器的一次繞組1、二次繞組8的聯(lián)結(jié)組別均采用YNdll。
[0030]直流偏磁抑制系統(tǒng)包括設(shè)于變壓器兩根水平鐵軛5中的其中一根水平鐵軛5上的磁通檢測傳感器4和纏繞方向與所述一次繞組1的纏繞方向相反的直流偏磁抑制繞組6，直流偏磁抑制繞組6用于產(chǎn)生反向的直流磁通，抑制變壓器直流偏磁。所述磁通檢測傳感器4通過控制系統(tǒng)與所述直流偏磁抑制繞組6相連。
[0031]所述磁通檢測傳感器4監(jiān)測變壓器磁通量，所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述變壓