一種三相勵(lì)磁涌流抑制裝置及方法
【專利摘要】一種三相勵(lì)磁涌流抑制裝置及方法，先閉合空氣開(kāi)關(guān)SSi，然后順序閉合SS2-SSn，其中88?最后閉合，然后斷開(kāi)除SSjPSSn之外的所有空氣開(kāi)關(guān)。
【專利說(shuō)明】一種三相勵(lì)磁涌流抑制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種抑制變壓器勵(lì)磁涌流的裝置，屬于電力電子器件領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 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(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行至 關(guān)重要。變壓器全電壓充電時(shí)在其繞組中產(chǎn)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(shí)工作電壓產(chǎn)生的磁通方向相同時(shí)，其總磁通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鐵芯的飽和磁通 量，因此產(chǎn)生極大的涌流，其最大峰值可達(dá)到變壓器額定電流的6-8倍。勵(lì)磁涌流受變壓器 投入時(shí)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(méi)有剩磁，最大涌流出現(xiàn)在變壓器投入時(shí)電壓經(jīng)過(guò)零點(diǎn)瞬間（該時(shí)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(shí)間衰減，其衰減時(shí)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。
[0003] 當(dāng)給變壓器充電時(shí)，鐵芯內(nèi)產(chǎn)生交變磁通，這個(gè)交變磁通從零到最大叫做鐵芯勵(lì) 磁，鐵芯飽和就會(huì)產(chǎn)生過(guò)電流，我們把這一過(guò)程產(chǎn)生的電流叫做變壓器勵(lì)磁涌流，這個(gè)電流 要高于變壓器的額定電流，從變壓器的機(jī)械力、電動(dòng)力到保護(hù)整定都要為躲過(guò)勵(lì)磁涌流整 定。勵(lì)磁涌流帶來(lái)的危害性包括：引發(fā)變壓器的繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)，使變壓器的投運(yùn)頻頻 失??；變壓器出現(xiàn)短路故障切除時(shí)所產(chǎn)生的電壓突增，誘發(fā)變壓器保護(hù)誤動(dòng)，使變壓器各側(cè) 負(fù)荷全部停電；電站一臺(tái)變壓器空載接入電源產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流，誘發(fā)鄰近其他電站等正在 運(yùn)行的變壓器產(chǎn)生"和應(yīng)涌流"（sympathetic inrush)而誤跳閘，造成大面積停電；數(shù)值很 大的勵(lì)磁涌流會(huì)導(dǎo)致變壓器及斷路器因電動(dòng)力過(guò)大受損；誘發(fā)操作過(guò)電壓，損壞電氣設(shè)備； 勵(lì)磁涌流中的直流分量導(dǎo)致電流互感器磁路被過(guò)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，造成電網(wǎng)電 壓驟升或驟降，影響其他電氣設(shè)備正常工作。
[0004] 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的包含變壓器的供電網(wǎng)絡(luò)，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(fù)載。這種供電網(wǎng)絡(luò)在開(kāi)始上電時(shí)，會(huì)出現(xiàn)變壓器磁芯飽和現(xiàn) 象，會(huì)導(dǎo)致變壓器的初級(jí)流過(guò)很大的勵(lì)磁涌流，這樣會(huì)導(dǎo)致斷路器脫開(kāi)，而且會(huì)導(dǎo)致合閘處 的機(jī)械開(kāi)關(guān)打火，結(jié)果會(huì)有多次合閘脫開(kāi)現(xiàn)象，這樣會(huì)給電路元器件帶來(lái)?yè)p害。為了解決該 問(wèn)題，已有的技術(shù)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(lì)磁涌流，但 是，該技術(shù)只能解決單相問(wèn)題，對(duì)于三相變壓器則無(wú)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(gè)合適的角度消除勵(lì)磁涌流。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明針對(duì)上面的問(wèn)題，提出了一種三相抑制變壓器勵(lì)磁涌流的裝置，其無(wú)需判 斷上次斷電時(shí)的相位角度，采用一種簡(jiǎn)單低廉的開(kāi)關(guān)技術(shù)即可便捷的解決上述的變壓器三 相勵(lì)磁涌流問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明提供了一種三相勵(lì)磁涌流抑制裝置，包括三相交流電AC，空氣開(kāi)關(guān)SSpS 相空氣開(kāi)關(guān)SS2-SSn，其中η為正整數(shù)并且大于等于3,多個(gè)等值電阻Ri-Rm，以及三相變壓器 T，其中m = 3X (n-1)，其特征在于：連接關(guān)系為：三相交流電AC的中線連接空氣開(kāi)關(guān)SSJA 一端，空氣開(kāi)關(guān)SSi的另一端連接三相變壓器T的初級(jí)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(kāi)關(guān)SS 2-SSn的一端，三相空氣開(kāi)關(guān)SS2-SSn的另一端分別連接 至三相變壓器T初級(jí)線圈三個(gè)繞組的另外一端，其中三相空氣開(kāi)關(guān)SS 2-SSn_i與三相變壓器 之間的連接是通過(guò)電阻凡-^來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也即三相空氣開(kāi)關(guān)與三相變壓器連接的每一相中 均各自接有一個(gè)電阻，而三相空氣開(kāi)關(guān)SS n與三相變壓器的連接并不具有電阻，其中SSi和 ssn是大功率空氣開(kāi)關(guān)，而ss2-ssn_i為小功率空氣開(kāi)關(guān)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的另外一實(shí)施例，所述小功率空氣開(kāi)關(guān)的額定功率為所述大功率空氣 開(kāi)關(guān)額定功率的1%。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另外一實(shí)施例，其中多個(gè)等值電阻的電阻值等于R，并且R/m = 6 π fL，其中f = 50Hz，L為三相變壓器T初級(jí)一個(gè)繞組的電感量。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另外一實(shí)施例，提供了一種利用三相勵(lì)磁涌流抑制裝置進(jìn)行勵(lì)磁涌 流抑制的方法，其特征在于：先閉合空氣開(kāi)關(guān)SSi，然后順序閉合SS 2_SSn，其中SSn最后閉 合，然后斷開(kāi)除SSi和SSn2外的所有空氣開(kāi)關(guān)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的包括有變壓器的配電網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0011] 圖2為本發(fā)明的三相勵(lì)磁涌流抑制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下在結(jié)合附圖的基礎(chǔ)上對(duì)于本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。
[0013] 圖1以示意圖的形式示意了現(xiàn)有技術(shù)中包括有變壓器的供電網(wǎng)絡(luò)，其中包括市電 電源A，市電電源A通過(guò)導(dǎo)線與變壓器C的初級(jí)線圈連接，在市電電源A與變壓器C之間設(shè) 置有斷路器B，用于出現(xiàn)意外時(shí)保護(hù)供電網(wǎng)絡(luò)，負(fù)載D通過(guò)導(dǎo)線與變壓器C的次級(jí)線圈連接。 對(duì)于這樣的供電網(wǎng)絡(luò)，正如【背景技術(shù)】中提到的，這種供電網(wǎng)絡(luò)在開(kāi)始上電時(shí)，會(huì)出現(xiàn)變壓器 磁芯飽和現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致變壓器的初級(jí)流過(guò)很大的勵(lì)磁涌流，這樣會(huì)導(dǎo)致斷路器B脫開(kāi)，而且 會(huì)導(dǎo)致合閘處的機(jī)械開(kāi)關(guān)打火，結(jié)果會(huì)有多次合閘脫開(kāi)現(xiàn)象，這樣會(huì)給電路元器件帶來(lái)?yè)p 害。為了解決該問(wèn)題，已有的技術(shù)提出了一種跟蹤電壓相位，從正弦波90度角度處合閘消 除勵(lì)磁涌流。但是，該技術(shù)只能解決單相問(wèn)題，對(duì)于三相問(wèn)題無(wú)能為力。為了解決三相變壓 器的勵(lì)磁涌流問(wèn)題，本發(fā)明特提出了一種新型的抑制變壓器勵(lì)磁涌流的裝置，下面在結(jié)合 圖2的基礎(chǔ)上對(duì)本實(shí)用性的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0014] 如圖2所示，本發(fā)明的三相勵(lì)磁涌流抑制裝置包括三相交流電AC，空氣開(kāi)關(guān)SSp 三相空氣開(kāi)關(guān)SS2-SSn，其中η為正整數(shù)并且大于等于3,多個(gè)等值電阻Ri-I^，以及三相變壓 器T，其中多個(gè)等值電阻的電阻值等于R，其中m= 3X (n-1)，并且R/m = 6JifL，其中f為 50Hz，L為三相變壓器初級(jí)一個(gè)繞組的電感量；其連接關(guān)系為：三相交流電AC中線連接空氣 開(kāi)關(guān)SSi的一端，空氣開(kāi)關(guān)SSi的另一端連接三相變壓器T的初級(jí)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(kāi)關(guān)SS2的一端........以及三相空氣開(kāi)關(guān)SSn的一 端，三相空氣開(kāi)關(guān)SS2-SSn的另一端分別連接至三相變壓器初級(jí)線圈三個(gè)繞組的另外一端， 其中三相空氣開(kāi)關(guān)SS2-SSn_i與三相變壓器之間的連接是通過(guò)電阻Ri-Rm來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也即三 相空氣開(kāi)關(guān)與三相變壓器連接的每一相中均各自具有一個(gè)電阻，而在三相空氣開(kāi)關(guān)ssn與 三相變壓器的連接并不具有電阻。其中SSi和ss n是大功率空氣開(kāi)關(guān)，而ss2-ssn_i為小功率 開(kāi)關(guān)，小功率開(kāi)關(guān)額定功率為大功率開(kāi)關(guān)額定功率的1%。
[0015] 下面來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的工作原理及過(guò)程，首先閉合SSi，然后順序閉合ss2-ss n， 其中35"最后閉合，然后斷開(kāi)除SSi和SSn2外的所有空氣開(kāi)關(guān)。
[0016] 根據(jù)上述工作過(guò)程，首先是變壓器空載合閘，先閉合SSi，再閉合SS2，由于5&串接 有R「R 3，這樣就限制了電流的增加，然后再閉合SS3，則札和R4相當(dāng)于并聯(lián)，R 2和R5相當(dāng) 于并聯(lián)，R3和R6相當(dāng)于并聯(lián)，限流電阻減小，變壓器初級(jí)分得的電流加大，然后逐個(gè)閉合后 面空氣開(kāi)關(guān)，以此類推，變壓器初級(jí)電流逐漸增大并達(dá)到穩(wěn)態(tài)，從而不會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，而 這個(gè)穩(wěn)態(tài)也只是變壓器初級(jí)的勵(lì)磁電流，相對(duì)于變壓器正常工作的電流來(lái)說(shuō)很小，ss 2-ssn_i 的所有功率相加遠(yuǎn)小于ssn，最后將ssn閉合，然后再斷開(kāi)ss 2-ssn_i，變壓器進(jìn)入正常工作狀 態(tài)，完成啟動(dòng)過(guò)程。
[0017] 由于額外增加的空氣開(kāi)關(guān)SS2-SSn_i屬于小功率空氣開(kāi)關(guān)，也即只有SS n的1%，所 以它們的成本非常低，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)所增加的成本非常有限，所以本發(fā)明是以一種非 常低廉簡(jiǎn)便的方法解決了三相變壓器的勵(lì)磁涌流問(wèn)題。
[0018] 以上關(guān)于本是發(fā)明的說(shuō)明均是以特定的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明的，但是這并不能作為對(duì)本 發(fā)明保護(hù)范圍的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可預(yù)知的合理變形均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種三相勵(lì)磁涌流抑制裝置，包括三相交流電AC，空氣開(kāi)關(guān)SSi，三相空氣開(kāi)關(guān) SS2-SSn，其中η為正整數(shù)并且大于等于3,多個(gè)等值電阻Ri-匕，以及三相變壓器T，其中m = 3X (n-1)，其特征在于：連接關(guān)系為：三相交流電AC的中線連接空氣開(kāi)關(guān)SSi的一端，空氣 開(kāi)關(guān)SSi的另一端連接三相變壓器T的初級(jí)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(kāi)關(guān)SS 2-SSn的一端，三相空氣開(kāi)關(guān)SS2-SSn的另一端分別連接至三相變壓 器T初級(jí)線圈三個(gè)繞組的另外一端，其中三相空氣開(kāi)關(guān)SS 2-SSn_i與三相變壓器之間的連接 是通過(guò)電阻Ri-Rm來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也即三相空氣開(kāi)關(guān)與三相變壓器連接的每一相中均各自具有 一個(gè)電阻，而在三相空氣開(kāi)關(guān)SS n與三相變壓器的連接并不具有電阻，其中SSi和SSn是大 功率空氣開(kāi)關(guān)，而SS^SSm為小功率空氣開(kāi)關(guān)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的三相勵(lì)磁涌流抑制裝置，其特征在于：所述小功率空氣開(kāi)關(guān)的額 定功率為所述大功率空氣開(kāi)關(guān)額定功率的1%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的三相勵(lì)磁涌流勵(lì)磁裝置，其特征在于：其中多個(gè)等值電阻的 電阻值等于R，并且R/m = 6JifL，其中f = 50Hz，L為三相變壓器T初級(jí)一個(gè)繞組的電感 量。
4. 一種利用權(quán)利要求1-3中任一的三相勵(lì)磁涌流抑制裝置進(jìn)行勵(lì)磁涌流抑制的方法， 其特征在于：先閉合空氣開(kāi)關(guān)SSi，然后順序閉合SS 2-SSn，其中55"最后閉合，然后斷開(kāi)除SSi 和SSn2外的所有空氣開(kāi)關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02H9/02GK104218555SQ201410440615
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】李松濤, 任芝 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)（保定）