一種用于消除變壓器合閘勵磁涌流的靜態(tài)斷路器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明一種用于消除變壓器合閘勵磁涌流的靜態(tài)斷路器，涉及電力變壓器領域。
【背景技術】
[0002]變壓器是電力系統(tǒng)中進行能量轉換的重要設備，在電力變換、輸送、供用中廣泛應用。變壓器合閘時總是會產(chǎn)生較大幅值的勵磁涌流，常常導致變壓器保護動作而合閘失敗，也因勵磁涌流較大、諧波復雜而對系統(tǒng)及其它電力設備有不良影響，這是一個長期困擾電力部門的難題，尤其是冶金化工、軌道交通、高速鐵路等行業(yè)部門中，變壓器需要頻繁投切的應用場合，勵磁涌流的不利影響使電力供應可靠性大大降低，傳統(tǒng)的直接合閘不可避免會產(chǎn)生勵磁涌流。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明提供一種用于消除變壓器合閘勵磁涌流的靜態(tài)斷路器，能夠消除變壓器合閘暫態(tài)過程中的勵磁涌流，使變壓器合閘成為一個穩(wěn)定的過渡過程，從根本原理上徹底解決變壓器合閘時巨大勵磁涌流的技術難題。具有電壓控制精確、輸出穩(wěn)定、響應時間短、適合快速合閘分閘、滿足變壓器正常帶負載運行等優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明采取的技術方案為:
一種用于消除變壓器合閘勵磁涌流的靜態(tài)斷路器，包括高壓主回路、控制器，控制器分別連接電壓測量模塊、電流測量模塊、勵磁調節(jié)模塊。高壓主回路由多組大功率電力電子器件通過串聯(lián)、或者并聯(lián)聯(lián)接組成；串聯(lián)聯(lián)接用于實現(xiàn)較高的工作電壓，并聯(lián)聯(lián)接用于實現(xiàn)較大的工作電流，電壓測量模塊包括電壓互感器、電壓變換及輸入模塊，所述電壓測量模塊用于測量變壓器合閘側系統(tǒng)電壓。電流測量模塊包括電流互感器、電流變換及輸入模塊，所述電流測量模塊用于測量變壓器繞組輸入電流?？刂破靼–PU模塊、人機接口模塊、并行光纖接口，CPU模塊分別連接人機接口模塊、并行光纖接口 ；控制器根據(jù)電壓測量模塊測量的電壓，向勵磁調節(jié)模塊輸出控制脈沖，調節(jié)高壓主回路大功率電力電子器件組的導通角，控制其輸出從O開始的快速增大的電流，作為變壓器勵磁電流。
[0005]所述電壓變換及輸入模塊，包括電壓變換器、運算放大器、采樣保持及AD轉換器，系統(tǒng)一次側電壓經(jīng)過電壓互感器、電壓變換及輸入模塊后，轉換為數(shù)字信號，讀入CPU模塊。
[0006]所述電流變換及輸入模塊，包括電流變換器、運算放大器、采樣保持及AD轉換器，系統(tǒng)主回路一次側電流經(jīng)過電流互感器、電流變換及輸入模塊后，轉換為數(shù)字信號，讀入(PU模塊。
[0007]所述勵磁調節(jié)模塊由光敏元件構成，高壓主回路的大功率電力電子器件組柵極控制部分，連接至控制器的并行光纖接口。
[0008]所述大功率電力電子器件為SCR、IGBT、IGCT或者GTO。
[0009]一種用于消除變壓器合閘勵磁涌流的方法，在靜態(tài)斷路器的控制器控制下，在變壓器繞組加入幅值從O開始的按預定函數(shù)關系快速增大的勵磁電流，在變壓器繞組上快速產(chǎn)生正常電壓，且變壓器鐵芯磁場不經(jīng)過暫態(tài)過程，不產(chǎn)生勵磁涌流。
[0010]一種用于消除變壓器合閘勵磁涌流的方法，在變壓器空載合閘時，在控制器調節(jié)下，勵磁調節(jié)模塊逐漸增加大功率電力電子器件組導通角，高壓主回路輸出從O快速增大的勵磁電流，使變壓器鐵芯快速產(chǎn)生穩(wěn)定磁場，并在變壓器繞組產(chǎn)生穩(wěn)定的運行電壓，完成變壓器投入操作；當變壓器進入正常狀態(tài)時，大功率電力電子元件組完全導通，向變壓器輸出負荷電流；當需要切斷變壓器時，在控制器調節(jié)下，該勵磁調節(jié)模塊快速減小大功率電力電子器件組導通角，使其輸出電流迅速變?yōu)?，完成變壓器切斷操作。
[0011]一種用于消除變壓器合閘勵磁涌流的方法，通過電壓互感器、電流互感器分別測量電網(wǎng)電壓和變壓器電流，變壓器合閘就是由控制器調節(jié)高壓主回路大功率電力電子器件組導通角，控制變壓器勵磁電流從O開始按預定函數(shù)關系迅速增大，直到變壓器繞組產(chǎn)生正常運行電壓，完成合閘；變壓器分閘則是由控制器通過勵磁調節(jié)模塊調節(jié)高壓主回路大功率電力電子器件組導通角，實現(xiàn)快速關斷。
[0012]本發(fā)明一種用于消除變壓器合閘勵磁涌流的靜態(tài)斷路器，技術效果如下:
I)、高壓主回路由如:SCR、IGBT、IGCT或者GTO等組成的電路構成，能夠滿足應用環(huán)境的負載能力、絕緣等級、電磁兼容等要求，該元件組在控制器調節(jié)下，輸出從零開始迅速增大的變壓器勵磁電流，直到變壓器繞組產(chǎn)生正常運行電壓，完成合閘，之后變壓器進入正常運行，控制器調節(jié)靜態(tài)斷路器元件組完全導通。
[0013]2)、能實現(xiàn)變壓器的投入切除操作速度快而無暫態(tài)過程，根據(jù)變壓器的結構和應用環(huán)境，該靜態(tài)斷路器用于消除變壓器合閘勵磁涌流。靜態(tài)斷路器可以是單相或者三相方式，既可以在完成投入后承擔變壓器負荷，也可以根據(jù)實際需求，在完成投入后由其他傳統(tǒng)斷路器承擔變壓器負荷而退出該靜態(tài)斷路器。
[0014]3)、完全消除變壓器合閘勵磁涌流，使變壓器合閘操作不經(jīng)過暫態(tài)過程，不對電網(wǎng)、變壓器及其保護系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，同時該靜態(tài)斷路器也可以用于快速投切變壓器，特別適合于需要頻繁快速投切變壓器的工業(yè)應用中。
[0015]4)、該靜態(tài)斷路器核心部分采用大功率電力電子器件組高壓主回路和由計算機控制的勵磁調節(jié)模塊構成，滿足運行環(huán)境所需絕緣及電磁兼容要求，結構緊湊、體積小、重量輕，并可以制作成移動式、車載式的輕便結構，適合工業(yè)批量生產(chǎn)。
[0016]5)、尚壓主回路米用大功率電力電子電路，可提尚該靜態(tài)斷路器的響應速度和承擔負荷的能力，適合于冶金化工、電力機車、高速鐵路等復雜惡劣的電磁環(huán)境中的高可靠性頻繁快速投切變壓器的工業(yè)應用。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明用于消除變壓器合閘勵磁涌流的靜態(tài)斷路器控制示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明靜態(tài)斷路器結構框圖；圖中電壓變換及輸入回路、電流變換及輸入回路、運算放大器電路、采樣保持及AD轉換器構成電壓和電流變換及輸入模塊電路；圖中虛框部分所示為高壓主回路和控制器模塊，由高壓主回路及其勵磁調節(jié)模塊、CPU模塊、人機接口模塊、并行光纖接口等部分構成，CPU系統(tǒng)的控制信號，通過并行光纖接口及光敏元件，向高壓主回路大功率器件柵極發(fā)送控制脈沖，控制大功率器件的導通角，從而控制高壓主回路輸出電壓、電流，在變壓器投入時，控制主變壓器勵磁電流將按照預定的函數(shù)關系從O到大增加，實現(xiàn)消除勵磁涌流的作用。
【具體實施方式】
[0019]如圖1、圖2所示，一種用于消除變壓器合閘勵磁涌流的靜態(tài)斷路器，包括:
1)、高壓主回路、勵磁調節(jié)模塊:高壓主回路由多組大功率電力電子器件通過串聯(lián)、并聯(lián)聯(lián)接組成。串聯(lián)聯(lián)接可以實現(xiàn)較高的工作電壓，并聯(lián)聯(lián)接可以實現(xiàn)較大的工作電流，大功率電力電子器件可以是SCR、IGBT、IGCT、GTO等；勵磁調節(jié)模塊是由光敏元件構成的大功率電力電子器件組柵極控制部分。
[0020]2)、控制器:控制器分別連接電壓測量模塊、電流測量模塊、勵磁調節(jié)模塊；控制器通過光纖與勵磁調節(jié)模塊光敏元件連接，可以更好地解決高壓絕緣、控制信號抗干擾等冋題；
3)、電壓測量模塊:電壓測量模塊包括電壓互感器、電壓變換及輸入模塊，所述電壓測量模塊用于測量變壓器系統(tǒng)側電壓。所述電壓變換及輸入模塊，包括電壓變換器、運算放大器、