一種三相勵磁涌流抑制裝置及方法
【專利摘要】一種三相勵磁涌流抑制裝置及方法，先閉合空氣開關SSi，然后順序閉合SS2-SSn，其中88?最后閉合，然后斷開除SSjPSSn之外的所有空氣開關。
【專利說明】一種三相勵磁涌流抑制裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種抑制變壓器勵磁涌流的裝置，屬于電力電子器件領域。
【背景技術】
[0002] 變壓器是電力系統(tǒng)中的重要部件，它的安全性和穩(wěn)定性對整個電力系統(tǒng)的運行至 關重要。變壓器全電壓充電時在其繞組中產(chǎn)生的暫態(tài)電流。變壓器投入前鐵芯中的剩余磁 通與變壓器投入時工作電壓產(chǎn)生的磁通方向相同時，其總磁通量遠遠超過鐵芯的飽和磁通 量，因此產(chǎn)生極大的涌流，其最大峰值可達到變壓器額定電流的6-8倍。勵磁涌流受變壓器 投入時系統(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 芯中沒有剩磁，最大涌流出現(xiàn)在變壓器投入時電壓經(jīng)過零點瞬間（該時磁通為峰值）。變壓 器涌流中含有直流分量和高次諧波分量，隨時間衰減，其衰減時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] 當給變壓器充電時，鐵芯內(nèi)產(chǎn)生交變磁通，這個交變磁通從零到最大叫做鐵芯勵 磁，鐵芯飽和就會產(chǎn)生過電流，我們把這一過程產(chǎn)生的電流叫做變壓器勵磁涌流，這個電流 要高于變壓器的額定電流，從變壓器的機械力、電動力到保護整定都要為躲過勵磁涌流整 定。勵磁涌流帶來的危害性包括：引發(fā)變壓器的繼電保護裝置誤動，使變壓器的投運頻頻 失?。蛔儔浩鞒霈F(xiàn)短路故障切除時所產(chǎn)生的電壓突增，誘發(fā)變壓器保護誤動，使變壓器各側 負荷全部停電；電站一臺變壓器空載接入電源產(chǎn)生的勵磁涌流，誘發(fā)鄰近其他電站等正在 運行的變壓器產(chǎn)生"和應涌流"（sympathetic inrush)而誤跳閘，造成大面積停電；數(shù)值很 大的勵磁涌流會導致變壓器及斷路器因電動力過大受損；誘發(fā)操作過電壓，損壞電氣設備； 勵磁涌流中的直流分量導致電流互感器磁路被過度磁化而大幅降低測量精度和繼電保護 裝置的正確動作率；勵磁涌流中的大量諧波對電網(wǎng)電能質(zhì)量造成嚴重的污染，造成電網(wǎng)電 壓驟升或驟降，影響其他電氣設備正常工作。
[0004] 圖1示出了現(xiàn)有技術中的包含變壓器的供電網(wǎng)絡，其中A表示市電電源，B表示斷 路器，C表示變壓器，D表示負載。這種供電網(wǎng)絡在開始上電時，會出現(xiàn)變壓器磁芯飽和現(xiàn) 象，會導致變壓器的初級流過很大的勵磁涌流，這樣會導致斷路器脫開，而且會導致合閘處 的機械開關打火，結果會有多次合閘脫開現(xiàn)象，這樣會給電路元器件帶來損害。為了解決該 問題，已有的技術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磁涌流，但 是，該技術只能解決單相問題，對于三相變壓器則無能為力，這是由于三相電相位相互之間 相差120度，很難找到一個合適的角度消除勵磁涌流。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明針對上面的問題，提出了一種三相抑制變壓器勵磁涌流的裝置，其無需判 斷上次斷電時的相位角度，采用一種簡單低廉的開關技術即可便捷的解決上述的變壓器三 相勵磁涌流問題。
[0006] 本發(fā)明提供了一種三相勵磁涌流抑制裝置，包括三相交流電AC，空氣開關SSpS 相空氣開關SS2-SSn，其中η為正整數(shù)并且大于等于3,多個等值電阻Ri-Rm，以及三相變壓器 T，其中m = 3X (n-1)，其特征在于：連接關系為：三相交流電AC的中線連接空氣開關SSJA 一端，空氣開關SSi的另一端連接三相變壓器T的初級線圈的一端，三相交流電AC的三相 輸出端分別連接至三相空氣開關SS 2-SSn的一端，三相空氣開關SS2-SSn的另一端分別連接 至三相變壓器T初級線圈三個繞組的另外一端，其中三相空氣開關SS 2-SSn_i與三相變壓器 之間的連接是通過電阻凡-^來實現(xiàn)的，也即三相空氣開關與三相變壓器連接的每一相中 均各自接有一個電阻，而三相空氣開關SS n與三相變壓器的連接并不具有電阻，其中SSi和 ssn是大功率空氣開關，而ss2-ssn_i為小功率空氣開關。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的另外一實施例，所述小功率空氣開關的額定功率為所述大功率空氣 開關額定功率的1%。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另外一實施例，其中多個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初級一個繞組的電感量。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另外一實施例，提供了一種利用三相勵磁涌流抑制裝置進行勵磁涌 流抑制的方法，其特征在于：先閉合空氣開關SSi，然后順序閉合SS 2_SSn，其中SSn最后閉 合，然后斷開除SSi和SSn2外的所有空氣開關。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1為現(xiàn)有技術中的包括有變壓器的配電網(wǎng)絡示意圖；
[0011] 圖2為本發(fā)明的三相勵磁涌流抑制裝置的結構示意圖；
【具體實施方式】
[0012] 以下在結合附圖的基礎上對于本發(fā)明的內(nèi)容進行更加詳細的描述。
[0013] 圖1以示意圖的形式示意了現(xiàn)有技術中包括有變壓器的供電網(wǎng)絡，其中包括市電 電源A，市電電源A通過導線與變壓器C的初級線圈連接，在市電電源A與變壓器C之間設 置有斷路器B，用于出現(xiàn)意外時保護供電網(wǎng)絡，負載D通過導線與變壓器C的次級線圈連接。 對于這樣的供電網(wǎng)絡，正如【背景技術】中提到的，這種供電網(wǎng)絡在開始上電時，會出現(xiàn)變壓器 磁芯飽和現(xiàn)象，會導致變壓器的初級流過很大的勵磁涌流，這樣會導致斷路器B脫開，而且 會導致合閘處的機械開關打火，結果會有多次合閘脫開現(xiàn)象，這樣會給電路元器件帶來損 害。為了解決該問題，已有的技術提出了一種跟蹤電壓相位，從正弦波90度角度處合閘消 除勵磁涌流。但是，該技術只能解決單相問題，對于三相問題無能為力。為了解決三相變壓 器的勵磁涌流問題，本發(fā)明特提出了一種新型的抑制變壓器勵磁涌流的裝置，下面在結合 圖2的基礎上對本實用性的實施例進行詳細的說明。
[0014] 如圖2所示，本發(fā)明的三相勵磁涌流抑制裝置包括三相交流電AC，空氣開關SSp 三相空氣開關SS2-SSn，其中η為正整數(shù)并且大于等于3,多個等值電阻Ri-I^，以及三相變壓 器T，其中多個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為三相變壓器初級一個繞組的電感量；其連接關系為：三相交流電AC中線連接空氣 開關SSi的一端，空氣開關SSi的另一端連接三相變壓器T的初級線圈的一端，三相交流電 AC的三相輸出端分別連接至三相空氣開關SS2的一端........以及三相空氣開關SSn的一 端，三相空氣開關SS2-SSn的另一端分別連接至三相變壓器初級線圈三個繞組的另外一端， 其中三相空氣開關SS2-SSn_i與三相變壓器之間的連接是通過電阻Ri-Rm來實現(xiàn)的，也即三 相空氣開關與三相變壓器連接的每一相中均各自具有一個電阻，而在三相空氣開關ssn與 三相變壓器的連接并不具有電阻。其中SSi和ss n是大功率空氣開關，而ss2-ssn_i為小功率 開關，小功率開關額定功率為大功率開關額定功率的1%。
[0015] 下面來詳細描述本發(fā)明的工作原理及過程，首先閉合SSi，然后順序閉合ss2-ss n， 其中35"最后閉合，然后斷開除SSi和SSn2外的所有空氣開關。
[0016] 根據(jù)上述工作過程，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相當于并聯(lián)，R 2和R5相當 于并聯(lián)，R3和R6相當于并聯(lián)，限流電阻減小，變壓器初級分得的電流加大，然后逐個閉合后 面空氣開關，以此類推，變壓器初級電流逐漸增大并達到穩(wěn)態(tài)，從而不會產(chǎn)生勵磁涌流，而 這個穩(wěn)態(tài)也只是變壓器初級的勵磁電流，相對于變壓器正常工作的電流來說很小，ss 2-ssn_i 的所有功率相加遠小于ssn，最后將ssn閉合，然后再斷開ss 2-ssn_i，變壓器進入正常工作狀 態(tài)，完成啟動過程。
[0017] 由于額外增加的空氣開關SS2-SSn_i屬于小功率空氣開關，也即只有SS n的1%，所 以它們的成本非常低，對于整個系統(tǒng)來說所增加的成本非常有限，所以本發(fā)明是以一種非 常低廉簡便的方法解決了三相變壓器的勵磁涌流問題。
[0018] 以上關于本是發(fā)明的說明均是以特定的實施例來說明的，但是這并不能作為對本 發(fā)明保護范圍的限定，本領域技術人員可預知的合理變形均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種三相勵磁涌流抑制裝置，包括三相交流電AC，空氣開關SSi，三相空氣開關 SS2-SSn，其中η為正整數(shù)并且大于等于3,多個等值電阻Ri-匕，以及三相變壓器T，其中m = 3X (n-1)，其特征在于：連接關系為：三相交流電AC的中線連接空氣開關SSi的一端，空氣 開關SSi的另一端連接三相變壓器T的初級線圈的一端，三相交流電AC的三相輸出端分別 連接至三相空氣開關SS 2-SSn的一端，三相空氣開關SS2-SSn的另一端分別連接至三相變壓 器T初級線圈三個繞組的另外一端，其中三相空氣開關SS 2-SSn_i與三相變壓器之間的連接 是通過電阻Ri-Rm來實現(xiàn)的，也即三相空氣開關與三相變壓器連接的每一相中均各自具有 一個電阻，而在三相空氣開關SS n與三相變壓器的連接并不具有電阻，其中SSi和SSn是大 功率空氣開關，而SS^SSm為小功率空氣開關。
2. 根據(jù)權利要求1的三相勵磁涌流抑制裝置，其特征在于：所述小功率空氣開關的額 定功率為所述大功率空氣開關額定功率的1%。
3. 根據(jù)權利要求1或2的三相勵磁涌流勵磁裝置，其特征在于：其中多個等值電阻的 電阻值等于R，并且R/m = 6JifL，其中f = 50Hz，L為三相變壓器T初級一個繞組的電感 量。
4. 一種利用權利要求1-3中任一的三相勵磁涌流抑制裝置進行勵磁涌流抑制的方法， 其特征在于：先閉合空氣開關SSi，然后順序閉合SS 2-SSn，其中55"最后閉合，然后斷開除SSi 和SSn2外的所有空氣開關。
【文檔編號】H02H9/02GK104218555SQ201410440615
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權日:2014年8月27日
【發(fā)明者】李松濤, 任芝 申請人:華北電力大學（保定）