專利名稱：大幅度限制電弧爐變壓器分閘過(guò)電壓的穩(wěn)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是高電壓技術(shù)領(lǐng)域(電力系統(tǒng))中限制變壓器分閘過(guò)電壓的新型保護(hù)裝置。
鋼鐵治煉廠內(nèi)10～35KV電弧爐變壓器的切合操作每天多達(dá)20～30次以上，目前普遍采用截流能力很強(qiáng)的真空斷路器，導(dǎo)致頻繁產(chǎn)生很高幅值的分閘過(guò)電壓，嚴(yán)重地威脅變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)及其安全運(yùn)行。目前普遍采用的限壓措施，是在變壓器的高壓對(duì)地間設(shè)置三個(gè)ZnO避雷器，記錄表明，其動(dòng)作十分頻繁，甚至每月動(dòng)作上百次以上，過(guò)電壓仍然很高;國(guó)內(nèi)研究單位曾為某廠專門設(shè)計(jì)了四個(gè)避雷器的限壓方式，其中三個(gè)接成星形，另一個(gè)接在星形中性點(diǎn)和大地之間，但是實(shí)測(cè)到的過(guò)電壓仍在三倍以上?？紤]到電爐變壓器內(nèi)調(diào)壓線圈的絕緣水平相對(duì)較弱，過(guò)電壓的頻繁出現(xiàn)將使后者加速老化，從而縮短變壓器的工作壽命。為了解決這一問(wèn)題，廣東某鋼廠以高價(jià)向英國(guó)購(gòu)置兩臺(tái)35KV的真空斷路器，所配置的每組ZnO避雷器的價(jià)格為600鎊，但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)到的分閘過(guò)電壓仍在額定電壓的三倍左右。
國(guó)內(nèi)若干治煉廠也有采用在變壓器高壓側(cè)并接電容器的方法來(lái)抑制分閘過(guò)電壓，但是，特別對(duì)于35KV的變壓器，多臺(tái)高壓串接電容器占去了很大的空間位置，而且經(jīng)驗(yàn)表明，分閘時(shí)斷路器觸頭間發(fā)生的重燃現(xiàn)象將使電容器中的貯能以流動(dòng)波的形式侵入到斷路器的電源側(cè)，造成該處電氣設(shè)備的對(duì)地閃絡(luò)事故。
本發(fā)明的目的，在于采用簡(jiǎn)單的電氣元件和接線組合，借以大幅度地限制上述分閘過(guò)電壓。
本發(fā)明裝置的構(gòu)成原理如

圖1所示，其中L為變壓器的低壓繞組，D1和D2為整流管，C為電解電容器，作為吸能之用。在正常運(yùn)行情況下，C被充電到額定電壓的幅值，并與電感L基本上處于隔離狀態(tài);一旦斷路器分閘截流而在L兩端出現(xiàn)過(guò)電壓，D1或D2導(dǎo)通，L中的勵(lì)磁能量隨之釋放給電解電容C。由于C值選得很大，端部電壓升得不高，大電容C起到了穩(wěn)壓作用，即達(dá)到了大幅度降壓的目的。
C的具體數(shù)值根據(jù)電磁能的轉(zhuǎn)化規(guī)律以及預(yù)期過(guò)電壓的倍數(shù)加以計(jì)算確定，它與變壓器的容量成正比，與變壓器額定電壓的平方成反比。對(duì)于大容量的35KV的電爐變壓器，C值為千微法級(jí)。
大量的模擬試驗(yàn)以及35KV電爐變壓器在正常運(yùn)行條件下的實(shí)測(cè)結(jié)果證明，利用上述限壓裝置，能夠可靠地將變壓器高、低壓繞組的對(duì)地電壓抑制到1.5倍以下，因而基本上消除了這種過(guò)電壓的危害作用。
為了釋放截流過(guò)程中C上充電部分的能量，同時(shí)，由于變壓器繞組設(shè)有多個(gè)分級(jí)頭，當(dāng)次級(jí)電壓從高調(diào)低時(shí)，C上的充電電壓也應(yīng)通過(guò)泄流隨之下降，故在圖1中設(shè)置了105歐級(jí)的并聯(lián)電阻R1來(lái)達(dá)到這一目的。
當(dāng)限壓裝置投入到帶電變壓器的低壓側(cè)，或者真空斷路器合閘時(shí)，電容C和整流管D中將會(huì)通過(guò)頗大的初始沖擊涌流，為此，在主電路中串進(jìn)一個(gè)限流電阻R2，它將最大涌流抑制到不超過(guò)變壓器勵(lì)磁電流的幅值(折算到低壓側(cè))，這樣，就可根據(jù)勵(lì)磁電流、整流管所能耐受的沖擊涌流的容許倍數(shù)及其端部出現(xiàn)的最大的恢復(fù)電壓來(lái)選擇D1和D2。
圖2為本發(fā)明裝置連接到電爐變壓器三相低壓繞組時(shí)的一個(gè)實(shí)施例子。方框內(nèi)為限壓裝置，用六個(gè)整流管D接成三相整流電路。由于電解電容C通過(guò)D跨接在繞組的線電壓上。其吸能效果要比圖1中跨接在繞組相電壓上的更為有效，同時(shí)，考慮到所需限制的截流過(guò)電壓實(shí)際上是單極性的，故此C值的大小可取與圖1中的C值相同。
由于限流電阻R2與C串聯(lián)，當(dāng)被截勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)移到限壓回路時(shí)，將在R2上產(chǎn)生一定的壓降，它與C上直流充電電壓迭加的結(jié)果使得過(guò)電壓的幅值有所升高，為了克服這一缺點(diǎn)，圖中增設(shè)了一個(gè)R2的短接裝置。為此，在低壓繞組L2的相間并接一個(gè)小容量的單相降壓變壓器B;由于電爐變壓器的次級(jí)電壓經(jīng)常變動(dòng)，故將B的次級(jí)電壓通過(guò)W加以穩(wěn)壓，并經(jīng)整流后連至一個(gè)延時(shí)繼電器J，其常開(kāi)觸點(diǎn)J1與R2相并接。當(dāng)電爐變壓器斷電時(shí)，J1打開(kāi)，R2投入;通電時(shí)，R2限制了通過(guò)D中的充電電流，經(jīng)過(guò)短暫時(shí)延，電容C充電完畢，J動(dòng)作，J1閉合，R2被短接，因而整個(gè)裝置處在無(wú)R2的限壓準(zhǔn)備狀態(tài)。
本裝置動(dòng)作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，首臺(tái)樣品的外部尺寸只有25×35×15cm，而且由于處在低壓側(cè)，十分安全，可以放在低壓繞組的近旁或其他任何地方而幾乎不占空間位置。本裝置的成本低廉，約為現(xiàn)有避雷器價(jià)格的四分之一。
權(quán)利要求
1.一種大幅度限制電弧爐變壓器分閘過(guò)電壓的穩(wěn)壓裝置，其特征在于該穩(wěn)壓裝置使用大容量的直流電解電容器C及其并聯(lián)電阻R1作為吸能穩(wěn)壓元件，配合以整流元件D，接在變壓器的低壓側(cè)，可以大幅度地限制變壓器的截流過(guò)電壓。
2.如權(quán)利要求1.所述的大幅度限制電弧爐變壓器分閘過(guò)電壓的穩(wěn)壓裝置，其特征在于在該穩(wěn)壓裝置的主回路中串接一個(gè)可以自動(dòng)切換的限流電阻R2。
3.如權(quán)得要求1.、2.所述的大幅度限制電弧爐變壓器分閘過(guò)電壓的穩(wěn)壓裝置，其特征在于所述限流電阻R2的自動(dòng)切換電路，由并接在變壓器低壓繞組L2相間的小容量的單相降壓變壓器B和接在降壓變壓器次級(jí)的穩(wěn)壓?jiǎn)卧猈以及接在其后的延時(shí)繼電器J所組成，繼電器的常開(kāi)觸頭J1與限流電阻R2相并接。
4.如權(quán)利要求1.、2.所述的大幅度限制電弧爐變壓器分閘過(guò)電壓的穩(wěn)壓裝置，其特征在于采用三相橋式整流的接線方式。
全文摘要
電弧爐變壓器操作頻繁，分閘過(guò)電壓十分嚴(yán)重?，F(xiàn)有的限壓措施價(jià)格高，占地大，所能限制的過(guò)電壓仍不低于額定電壓的三倍左右。本發(fā)明采用大容量的吸能器件和專用的能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，構(gòu)成特殊的穩(wěn)壓裝置，接在三相變壓器低壓繞組的端部，可以大幅度地限制分閘過(guò)電壓，從而提高變壓器運(yùn)行的可靠性。本裝置結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作可靠，可在煉鋼廠和其他冶煉廠內(nèi)廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02H7/04GK1034097SQ88106638
公開(kāi)日1989年7月19日 申請(qǐng)日期1988年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月10日
發(fā)明者陳維賢, 魯鐵成, 鄭盛瓊, 江日洪 申請(qǐng)人:武漢水利電力學(xué)院