專利名稱：一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的方法和裝置，屬于電力系統(tǒng)應(yīng)用研究技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變壓器空載運(yùn)行時(shí)，是其一側(cè)繞組(高壓或低壓)帶電，其它繞組開路。繞組中的電流為勵(lì)磁電流，鐵心中的磁通為工作磁通Φπι。當(dāng)合閘瞬間電壓為零值時(shí)，它在鐵芯中所建立的穩(wěn)態(tài)磁通最大值為(一 Φπι)。由于鐵芯中的磁通不能突變，且合閘前鐵芯中磁通為零，則合閘后瞬間也應(yīng)保持磁通為零。因此，此時(shí)刻在鐵芯中就出現(xiàn)一個(gè)非周期分量的瞬態(tài)磁通Φι!·，其幅值為Φπι。這時(shí)，鐵芯里的總磁通φ應(yīng)看成兩個(gè)磁通疊加而成。鐵芯中磁通開始為零，到1/2 T時(shí)，兩個(gè)磁通相加達(dá)最大值，Φ波形的最大值是接近Φπι的兩倍。如果合閘時(shí)鐵芯中有剩磁Φγ，且ΦΓ的極性與Otr相同。磁通Φ還會(huì)更大，超過鐵心的飽和磁通Φ8。這種狀態(tài)使變壓器產(chǎn)生瞬時(shí)峰值很大的勵(lì)磁涌流。對(duì)大型電力變壓器而言，穩(wěn)態(tài)的勵(lì)磁電流只有額定工作電流的千分之幾。這種勵(lì)磁涌流其幅值可能達(dá)到勵(lì)磁電流的幾千倍，達(dá)到額定電流的幾倍或幾十倍。這就使得變壓器空載合閘，或斷電后恢復(fù)電壓時(shí)，斷路器往往動(dòng)作跳閘，致使電力變壓器不能正常及時(shí)的投運(yùn)。保護(hù)裝置跳閘，同時(shí)大的涌流對(duì)繞組產(chǎn)生大的電動(dòng)力，可能引起繞組受力變形損壞等。斷開大的勵(lì)磁涌流可能引起過電壓， 其值超過一般電網(wǎng)的操作沖擊電壓，對(duì)變壓器的絕緣造成危害。勵(lì)磁涌流引起鐵心過飽和， 由于鐵心硅鋼片的磁致伸縮效應(yīng)，變壓器振動(dòng)和噪音會(huì)增大，危害變壓器。同時(shí)，變壓器空投產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流，誘發(fā)鄰近其他電站正在運(yùn)行的變壓器產(chǎn)生“和應(yīng)涌流”而誤跳間，造成大面積停電；勵(lì)磁涌流中的直流分量導(dǎo)致電流互感器磁路被過度磁化而大幅降低測(cè)量精度和繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率；勵(lì)磁涌流中的大量諧波對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量造成嚴(yán)重的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的方法和裝置，用于研究勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生情況，以研究解決單相變壓器空載合閘時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流，引起電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的方法，包含如下步驟變壓器的一側(cè)繞組串聯(lián)反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管，形成相控開關(guān)，另一側(cè)繞組開路，形成空載狀態(tài)；反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管與交流電源串聯(lián)，通過控制反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管給定的觸發(fā)脈沖，在電源電壓的正半周觸發(fā)正向?qū)ǖ木чl管，在負(fù)半周觸發(fā)反向?qū)ǖ木чl管；設(shè)定第一個(gè)觸發(fā)脈沖的初始角， 以后的觸發(fā)脈沖在電流最大時(shí)觸發(fā)，保證晶間管完成續(xù)流任務(wù)，保證勵(lì)磁涌流電流延續(xù)；用示波器或錄波儀，配合電流表鉗、電壓表鉗完成對(duì)勵(lì)磁涌流電流的測(cè)量。本發(fā)明只受晶閘管的導(dǎo)通控制，對(duì)正向?qū)ǖ木чl管進(jìn)行不同觸發(fā)角的控制，反向?qū)ǖ木чl管電壓過零時(shí)刻觸發(fā)，保證完成電流的續(xù)流工作，使勵(lì)磁涌流正常通過晶閘管，只使第一個(gè)脈沖的觸發(fā)工作完成產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的任務(wù)。通過相控開關(guān)產(chǎn)生導(dǎo)通信號(hào)，使試驗(yàn)系統(tǒng)導(dǎo)通，通過觸發(fā)角不同，可以產(chǎn)生大小不同的勵(lì)磁涌流值和波形?！N單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的裝置，包含試驗(yàn)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)，單相變壓器、斷路器、晶間管和控制板組成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，示波器或錄波儀、電流表鉗、電壓表鉗組成測(cè)量系統(tǒng)； 單相變壓器的一側(cè)開路，另一側(cè)連接斷路器、晶間管和控制板，控制板產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，控制晶閘管的導(dǎo)通，產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。所說的晶閘管是反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管，串入電路中，在電源電壓的正半周觸發(fā)正向?qū)ǖ木чl管，在負(fù)半周觸發(fā)反向?qū)ǖ木чl管；測(cè)量系統(tǒng)的示波器或錄波儀，配合電流表鉗、電壓表鉗完成對(duì)勵(lì)磁涌流電流的測(cè)量。本發(fā)明適合在試驗(yàn)室內(nèi)完成相關(guān)的研究任務(wù)，脫離大型電力系統(tǒng)不安全、不適合研究的場(chǎng)所。本發(fā)明的有益效果是1、勵(lì)磁涌流的峰值可控；通過控制晶閘管的導(dǎo)通交，可以控制勵(lì)磁涌流的大小。2、在低電壓的安全條件下，模擬電力系統(tǒng)勵(lì)磁涌流的狀況，分析各種勵(lì)磁涌流工況。3、形成可讀取數(shù)據(jù)的勵(lì)磁涌流波形，可與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，便于計(jì)算與試驗(yàn)的比對(duì)驗(yàn)證，保證研究工作的正確性、可靠性。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例示意圖； 圖2為本發(fā)明觸發(fā)電路的原理圖3為本發(fā)明產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流效果圖中單相變壓器1、斷路器2、晶閘管3、控制板4、單片機(jī)控制核心11、過零檢測(cè)單元 12、通訊單元13、驅(qū)動(dòng)模塊14、脈沖變壓器15。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的方法，包含如下步驟變壓器的一側(cè)繞組串聯(lián)反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管，形成相控開關(guān)，另一側(cè)繞組開路，形成空載狀態(tài)；串聯(lián)反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管接入交流電源，通過控制反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管給定的觸發(fā)脈沖，在電源電壓的正半周觸發(fā)正向?qū)ǖ木чl管，在負(fù)半周觸發(fā)反向?qū)ǖ木чl管；設(shè)定第一個(gè)觸發(fā)脈沖的初始角，以后的觸發(fā)脈沖在電流最大時(shí)觸發(fā)，保證晶間管完成續(xù)流任務(wù)，保證勵(lì)磁涌流電流延續(xù)；用示波器或錄波儀，配合電流表鉗、電壓表鉗完成對(duì)勵(lì)磁涌流電流的測(cè)量。通過相控開關(guān)產(chǎn)生導(dǎo)通信號(hào)，使試驗(yàn)系統(tǒng)導(dǎo)通，通過觸發(fā)角不同，可以產(chǎn)生大小不同的勵(lì)磁涌流值和波形。一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的裝置，包含試驗(yàn)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)，單相變壓器1、 斷路器2、晶間管3和控制板4組成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，示波器或錄波儀、電流表鉗、電壓表鉗組成測(cè)量系統(tǒng)；單相變壓器的一側(cè)繞組開路，另一側(cè)繞組連接斷路器、晶間管和控制板，控制板產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，控制晶閘管的導(dǎo)通，產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。所說的晶閘管是反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管，串入電路中，在電源電壓的正半周觸發(fā)正向?qū)ǖ木чl管，在負(fù)半周觸發(fā)反向?qū)ǖ木чl管。測(cè)量系統(tǒng)的示波器或錄波儀，配合電流表鉗、電壓表鉗完成對(duì)勵(lì)磁涌流電流的測(cè)量。控制板通過串口通訊與計(jì)算機(jī)連接。參照附圖2，控制板包括單片機(jī)控制核心、過零檢測(cè)單元、通訊單元、驅(qū)動(dòng)模塊和脈沖變壓器，與單片機(jī)控制核心連接兩個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊，分別連接兩反向并聯(lián)的兩個(gè)晶間管，通訊單元通過串口通訊與計(jì)算機(jī)連接。在實(shí)施例中，斷路器先合閘，保證系統(tǒng)只受晶閘管得導(dǎo)通控制。對(duì)正向?qū)ǖ木чl管進(jìn)行不同觸發(fā)角的控制，反向?qū)ǖ木чl光電流電壓過零時(shí)刻觸發(fā)，保證完成電流的續(xù)流工作，使勵(lì)磁涌流正常通過晶閘管，只使第一個(gè)脈沖的觸發(fā)工作完成產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的任務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的方法，其特征在于包含如下步驟變壓器的一側(cè)繞組串聯(lián)反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管，形成相控開關(guān)，另一側(cè)繞組開路，形成空載狀態(tài)；反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管與交流電源串聯(lián)，通過控制反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管給定的觸發(fā)脈沖，在電源電壓的正半周觸發(fā)正向?qū)ǖ木чl管，在負(fù)半周觸發(fā)反向?qū)ǖ木чl管；設(shè)定第一個(gè)觸發(fā)脈沖的初始角，以后的觸發(fā)脈沖在電壓過零時(shí)觸發(fā)，保證晶間管完成續(xù)流任務(wù)，保證勵(lì)磁涌流電流延續(xù)；用示波器或錄波儀，配合電流表鉗、電壓表鉗完成對(duì)勵(lì)磁涌流電流的測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的方法，其特征在于通過相控開關(guān)產(chǎn)生導(dǎo)通信號(hào)，使試驗(yàn)系統(tǒng)導(dǎo)通，通過觸發(fā)角不同，可以產(chǎn)生大小不同的勵(lì)磁涌流值和波形。
3.一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的裝置，其特征在于包含試驗(yàn)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)，單相變壓器(1)、斷路器(2)、晶閘管(3)和控制板(4)組成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，示波器或錄波儀、電流表鉗、電壓表鉗組成測(cè)量系統(tǒng)；單相變壓器的一側(cè)開路，另一側(cè)連接斷路器、晶間管和控制板， 控制板產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，控制晶間管的導(dǎo)通，產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述之一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的設(shè)備，其特征在于所說的晶閘管是反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管，串入電路中，在電源電壓的正半周觸發(fā)正向?qū)ǖ木чl管， 在負(fù)半周觸發(fā)反向?qū)ǖ木чl管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述之一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的設(shè)備，其特征在于測(cè)量系統(tǒng)的示波器或錄波儀，配合電流表鉗、電壓表鉗完成對(duì)勵(lì)磁涌流電流的測(cè)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述之一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的設(shè)備，其特征在于控制板包括單片機(jī)控制核心、過零檢測(cè)單元、通訊單元、驅(qū)動(dòng)模塊和脈沖變壓器，與單片機(jī)控制核心連接兩個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊，分別連接兩反向并聯(lián)的兩個(gè)晶間管，通訊單元通過串口通訊與計(jì)算機(jī)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單相變壓器研究勵(lì)磁涌流的方法和裝置，屬于電力系統(tǒng)應(yīng)用研究技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是包含試驗(yàn)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)，單相變壓器(1)、斷路器(2)、晶閘管(3)和控制板(4)組成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，示波器或錄波儀、電流表鉗、電壓表鉗組成測(cè)量系統(tǒng)；單相變壓器的一側(cè)繞組開路，另一側(cè)繞組連接斷路器、晶閘管和控制板，控制板產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，控制晶閘管的導(dǎo)通，產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。本發(fā)明的有益效果是勵(lì)磁涌流的峰值可控；通過控制晶閘管的導(dǎo)通交，控制勵(lì)磁涌流的大小。在低電壓的安全條件下，模擬電力系統(tǒng)勵(lì)磁涌流的狀況，分析各種勵(lì)磁涌流工況。形成可讀取數(shù)據(jù)的勵(lì)磁涌流波形，與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，計(jì)算與試驗(yàn)的比對(duì)驗(yàn)證，保證研究工作的正確性、可靠性。
文檔編號(hào)H02H7/04GK102412560SQ20111044358
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者劉蘭榮, 劉濤, 張曉光, 王偉, 王淼, 趙志強(qiáng) 申請(qǐng)人:保定天威集團(tuán)有限公司