本實(shí)用新型涉及一種基于三相共跳斷路器的合閘涌流抑制裝置，主要用于變壓器停電檢修后對(duì)變壓器充電時(shí)抑制變壓器合閘涌流。

背景技術(shù)：

變壓器合閘充電時(shí)，一次側(cè)合閘瞬間正好是電壓過(guò)零時(shí)，由于變壓器鐵芯中的磁通相位落后電壓90度，所以此時(shí)鐵芯中的磁通為最大，但是磁通是不能突變的，所以鐵芯中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向相反隨時(shí)間衰減速的直流磁通來(lái)抵消這個(gè)最大值，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期后，這個(gè)直流磁通又與交流磁通方向相同，二者相加，就使得鐵芯飽和，就會(huì)產(chǎn)生很大的激磁涌流。電力系統(tǒng)的操作規(guī)范規(guī)定：大修后或新上的變壓器需要經(jīng)過(guò)五次合閘充電，大勵(lì)磁電流的多次沖擊會(huì)引起繞組間的機(jī)械力作用，可能逐漸使固定松動(dòng)，此外合閘涌流可能引起變壓器的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。目前，抑制合閘涌流的裝置大都通過(guò)復(fù)雜的電力電子電路精確控制斷路器各相的合閘時(shí)間，一般用于三相分跳斷路器。而目前大部分變電站，尤其是220kV及以下變電站主變壓器高壓側(cè)的斷路器均為三相共跳斷路器，前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、故障率高；后者無(wú)法抑制合閘涌流，容易造成上述固定件松動(dòng)、變壓器差動(dòng)保護(hù)等現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于三相共跳斷路器的合閘涌流抑制裝置，達(dá)到減小變壓器合閘涌流的目的。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案：

本實(shí)用新型所述一種基于三相共跳斷路器的合閘涌流抑制裝置，包括

零點(diǎn)檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)正弦電壓的過(guò)零點(diǎn)，輸出50Hz矩形波并將該矩形波的下降沿作為后續(xù)電路觸發(fā)信號(hào)；

延時(shí)模塊，用于調(diào)節(jié)零點(diǎn)檢測(cè)模塊輸出的脈沖寬度，使其滿足斷路器的合閘要求；

合閘驅(qū)動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)斷路器完成合閘動(dòng)作，

所述零點(diǎn)檢測(cè)模塊包括連接到母線互感器A相端的正弦信號(hào)輸入端、通過(guò)光電耦合器連接到正弦信號(hào)輸入端的矩形波信號(hào)輸出端；所述延時(shí)模塊的輸入端連接到矩形波信號(hào)輸出端，延時(shí)模塊的輸出端連接到合閘驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端；所述合閘驅(qū)動(dòng)模塊由場(chǎng)效應(yīng)管及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。

所述延時(shí)模塊由三級(jí)串聯(lián)的集成電路74LS123及外圍電路構(gòu)成。

所述合閘驅(qū)動(dòng)模塊中場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電路由計(jì)時(shí)電路和驅(qū)動(dòng)模組構(gòu)成，計(jì)時(shí)電路由集成電路NE555N2及其外圍電路構(gòu)成，集成電路NE555N2的觸發(fā)端連接延時(shí)模塊的輸出端；集成電路NE555N2的輸出端連接到驅(qū)動(dòng)模組的輸入端, 所述驅(qū)動(dòng)模組采用集成電路M57962，所述集成電路M57962的輸入端連接到計(jì)時(shí)電路的輸出端，集成電路M57962的輸出端連接到場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，所述場(chǎng)效應(yīng)管采用MOSFET。

在合閘驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端設(shè)置有斷路器。

所述零點(diǎn)檢測(cè)模塊的矩形波信號(hào)輸出端串聯(lián)有防涌流操作把手SB0；在合閘驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端設(shè)置有模式選擇開(kāi)關(guān)。

采用上述技術(shù)方案后，通過(guò)該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器合閘相位的控制，通過(guò)確定電壓過(guò)零點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)控制措施，使得變壓器合閘充電時(shí)恰好在A相電壓的峰值，從而大大減小變壓器合閘涌流，達(dá)到防止固定件松動(dòng)、遏制變壓器差動(dòng)保護(hù)等現(xiàn)象的目的。

附圖說(shuō)明

圖1 是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的零點(diǎn)檢測(cè)模塊的電路圖。

圖2是延時(shí)模塊的電路圖。

圖3 是合閘驅(qū)動(dòng)模塊的電路圖。

圖4 是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的工作原理時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型所述一種基于三相共跳斷路器的合閘涌流抑制裝置，包括

零點(diǎn)檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)正弦電壓的過(guò)零點(diǎn)，輸出50Hz矩形波并將該矩形波的下降沿作為后續(xù)電路觸發(fā)信號(hào)；

延時(shí)模塊，用于調(diào)節(jié)零點(diǎn)檢測(cè)模塊輸出的脈沖寬度，使其滿足斷路器的合閘要求；

合閘驅(qū)動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)斷路器完成合閘動(dòng)作。

所述零點(diǎn)檢測(cè)模塊包括連接到母線互感器A相端的正弦信號(hào)輸入端Vin、通過(guò)光電耦合器連接到正弦信號(hào)輸入端Vin的矩形波信號(hào)輸出端Vo；所述延時(shí)模塊的輸入端連接到矩形波信號(hào)輸出端Vo，延時(shí)模塊的輸出端連接到合閘驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端；所述合閘驅(qū)動(dòng)模塊由場(chǎng)效應(yīng)管T1及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。

如圖1所示，零點(diǎn)檢測(cè)模塊的核心元件光電耦合器的型號(hào)為NEC2501KK，正弦電壓信號(hào)輸入端Vin取自母線互感器二次A相電壓，電阻R1取7.5MΩ，另一電阻R2取220KΩ，工作電壓Vcc取12V直流電壓。

零點(diǎn)檢測(cè)環(huán)節(jié)用于檢測(cè)正弦電壓的過(guò)零點(diǎn)，輸出50Hz矩形波，使用矩形波的下降沿作為后續(xù)電路的觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)防涌流操作把手SB0接通后，過(guò)零檢測(cè)得到的下降沿觸發(fā)信號(hào)輸出給延時(shí)環(huán)節(jié)。

如圖2所示，所述延時(shí)模塊由三級(jí)串聯(lián)的集成電路74LS123及外圍電路構(gòu)成。此部分有三片集成電路74LS123構(gòu)成，集成電路74LS123輸出脈寬是由其引腳14和16的電容電阻值決定的。第一片由矩形波信號(hào)輸出端Vo提供觸發(fā)信號(hào)，選擇電容C1和電阻R3分別為0.1uF和22k，輸出50us的短脈寬。這個(gè)脈寬去觸發(fā)第二個(gè)集成電路74LS123，該芯片選取電容C2為4.7uF，可調(diào)電阻R4可實(shí)現(xiàn)阻值由0-20kΩ可調(diào)，這樣輸出信號(hào)為0-28ms的可調(diào)脈沖，用這個(gè)信號(hào)的下降沿去觸發(fā)下一片集成電路74LS123，使其輸出50us的短脈寬，同樣，選擇電容C3和電阻R5分別為0.1uF和22k。

通過(guò)調(diào)節(jié)本環(huán)節(jié)的脈沖寬度，可以控制合閘線圈在一個(gè)正弦波周期內(nèi)導(dǎo)通的時(shí)刻，從而使變壓器合閘充電時(shí)恰好在A相電壓的峰值（或谷值）。此脈沖寬度可由多次合閘試驗(yàn)在A相的合閘涌流最小時(shí)獲得，也可由斷路器廠家提供。次脈沖寬度一旦確定，則從電壓過(guò)零點(diǎn)到變壓器合閘充電的時(shí)間確定，則變壓器每次合閘充電均在正弦周期的同一個(gè)時(shí)刻。

如圖3所示，所述合閘驅(qū)動(dòng)模塊中場(chǎng)效應(yīng)管T1的驅(qū)動(dòng)電路由計(jì)時(shí)電路IC1和驅(qū)動(dòng)模組IC2構(gòu)成，計(jì)時(shí)電路IC1由集成電路NE555N2及其外圍電路構(gòu)成，集成電路NE555N2的觸發(fā)端Vin2連接延時(shí)模塊的輸出端；集成電路NE555N2的輸出端連接到驅(qū)動(dòng)模組IC2的輸入端, 所述驅(qū)動(dòng)模組IC2采用集成電路M57962，所述集成電路M57962的輸入端連接到計(jì)時(shí)電路IC1的輸出端，集成電路M57962的輸出端連接到場(chǎng)效應(yīng)管T1的柵極，所述場(chǎng)效應(yīng)管T1采用MOSFET。

另外，在合閘驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端設(shè)置有受其控制的斷路器。

所述零點(diǎn)檢測(cè)模塊的矩形波信號(hào)輸出端Vo串聯(lián)有防涌流操作把手SB0；在合閘驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端設(shè)置有模式選擇開(kāi)關(guān)K。

本環(huán)節(jié)用延時(shí)模塊的輸出端輸出的脈沖信號(hào)的下降沿觸發(fā)計(jì)時(shí)電路IC1也就是集成電路NE555N2，輸出脈寬20ms左右的高電平信號(hào)，作為場(chǎng)效應(yīng)管T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。此信號(hào)脈寬可通過(guò)可調(diào)電阻R6與電容C4控制，若該斷路器是電磁動(dòng)力式，此信號(hào)脈寬應(yīng)不小于斷路器正常合閘時(shí)所合閘線圈所需要的通電時(shí)間，以保證斷路器能正常合閘。集成電路NE555N2管腳3輸出的脈寬，通過(guò)集成電路M57962芯片觸發(fā)場(chǎng)效應(yīng)管T1導(dǎo)通后，合閘線圈LC導(dǎo)通，斷路器合閘。通過(guò)模式選擇開(kāi)關(guān)K可選擇模式1和模式2，模式1在變壓器正常運(yùn)行時(shí)投入，模式2在變壓器充電時(shí)投入。在模式2下，五防操作開(kāi)關(guān)SB1導(dǎo)通后，再按下開(kāi)關(guān)SB0，即可讓零點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的下降沿觸發(fā)延時(shí)電路，進(jìn)而觸發(fā)場(chǎng)效應(yīng)管T1導(dǎo)通，合閘線圈LC導(dǎo)通，變壓器合閘充電。

圖3中，電容器C4固定為0.2uF，電阻R6為0-20kΩ，可配合輸出0-70ms的脈寬。Vcc為15V，Vee為10V，電容器C4和電容器C5均為47uF， 斷路器輔助觸點(diǎn)QF在斷路器合閘后自動(dòng)斷開(kāi)。

如圖4所示，控制原理如下：正弦交流信號(hào)L1取自母線互感器二次側(cè)A相電壓，A相交流電壓經(jīng)過(guò)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)模塊，變?yōu)橐哉也泓c(diǎn)為起點(diǎn)的矩形波信號(hào)L2，矩形波信號(hào)通過(guò)合閘按鈕后上升沿觸發(fā)延時(shí)模塊后，經(jīng)延時(shí)后，延時(shí)信號(hào)L4形成合閘信號(hào)L3，觸發(fā)場(chǎng)效應(yīng)管T1驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)，場(chǎng)效應(yīng)管T1導(dǎo)通，形成合閘線圈信號(hào)L5，則合閘線圈LC導(dǎo)通，變壓器高壓側(cè)斷路器在A相電壓的峰值合閘、變壓器充電。其中延時(shí)時(shí)間t的大小應(yīng)與使用斷路器的型號(hào)相配合。