本發(fā)明涉及用于補(bǔ)償變壓器鐵芯中的單向磁通的一種裝置和一種方法，具有用于將補(bǔ)償電流饋送到與變壓器鐵芯磁耦合的補(bǔ)償繞組中的直流發(fā)生器。

背景技術(shù)：
如典型地如今在配電網(wǎng)中使用的電變壓器越來越多地被施加以在配電網(wǎng)方面可看作為直流分量的電流分量。以下也稱作為“DC分量”的該直流分量可能例如起因于在電網(wǎng)中越來越多地采用功率電子器件，如所述器件通常用于操控電驅(qū)動(dòng)裝置或用于無功功率補(bǔ)償那樣。但是“DC分量”也可以由所謂的“地磁感應(yīng)電流”（GIC）所引起?！癉C分量”的后果是在鐵芯中的單向磁通分量。這導(dǎo)致在磁調(diào)節(jié)時(shí)的偏移，即每半個(gè)周期，一次稍許較強(qiáng)烈地、然后又稍許不那么強(qiáng)烈地進(jìn)行所述調(diào)節(jié)。由于當(dāng)今原則上力求盡可能用高的利用率來運(yùn)行磁鐵芯材料，所以當(dāng)今結(jié)構(gòu)類型的變壓器在“DC分量”方面是特別敏感的。盡管實(shí)際上直流經(jīng)?？傆?jì)只有變壓器額定電流的千分之幾，所述直流卻導(dǎo)致一系列的干擾性的效應(yīng)。由于磁化電流不再是正弦形的，而是失真的，所以磁化電流在變壓器鐵芯中和在電繞組中導(dǎo)致了局部發(fā)熱。局部發(fā)熱、即所謂的“熱點(diǎn)”可能損害電繞組的絕緣特性。此外，由于較強(qiáng)的磁致伸縮提高了在變壓器運(yùn)行時(shí)的噪聲發(fā)射。但是當(dāng)變壓器應(yīng)安裝在居民區(qū)附近時(shí)，提高了的噪聲產(chǎn)生尤其是不利的。所以存在著將變壓器鐵芯中的單向磁通分量保持得盡可能小的愿望。降低干擾性的直流分量的一種可能性在于，在變壓器鐵芯上布置補(bǔ)償繞組，借助可控制的直流電源將與單向磁通分量相反方向的補(bǔ)償電流饋送到該補(bǔ)償繞組中。在此出現(xiàn)了以下問題，即在補(bǔ)償繞組中，感應(yīng)出對(duì)于進(jìn)行饋送的直流電源意味著很高電壓負(fù)荷的數(shù)量級(jí)的電壓。因此在PCT/EP20007/055728中建議，經(jīng)過阻塞回路、所謂的電抗二端網(wǎng)絡(luò)（Reaktanzzweipol）來建立在直流電源和補(bǔ)償繞組之間的耦合。在其最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)中，該電抗二端網(wǎng)絡(luò)由電容器和電感的并聯(lián)電路組成。由于幾乎整個(gè)感應(yīng)的電壓降落在電抗二端網(wǎng)絡(luò)上，必須為該高電壓設(shè)計(jì)電容器。在具有高功率、即高運(yùn)行電壓的變壓器的情況下，從中對(duì)于電容器得出很高的技術(shù)要求。滿足這些要求的電容器不僅很昂貴，而且也是很占體積。高運(yùn)行電壓也損害了電容器的可靠性，并因此損害了電抗二端網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的任務(wù)是如此說明一種裝置和一種方法，使得可以用盡可能少的技術(shù)花銷和以高的可靠性將補(bǔ)償電流饋送到變壓器的補(bǔ)償繞組中。通過一種根據(jù)本發(fā)明的裝置和一種根據(jù)本發(fā)明的方法來解決該任務(wù)。根據(jù)本發(fā)明的用于減小變壓器的鐵芯中的直流場(chǎng)分量的裝置，包括與變壓器的鐵芯磁耦合的補(bǔ)償繞組以及與補(bǔ)償繞組和與電抗二端網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)布置的直流發(fā)生器，其中電抗二端網(wǎng)絡(luò)由電感和電容器的并聯(lián)電路形成，以便將補(bǔ)償電流饋送到補(bǔ)償繞組中，該補(bǔ)償電流的方向是與鐵芯中的直流場(chǎng)分量反向的。由第一繞組和與第一繞組磁耦合的第二繞組形成電感，其中根據(jù)關(guān)系式N2/N1＜1來形成由第二繞組的匝數(shù)N2和第一繞組的匝數(shù)N1所形成的比例。第一繞組以其一個(gè)末端與直流發(fā)生器連接并且以其另一個(gè)末端與補(bǔ)償繞組連接。第二繞組與電容器并聯(lián)，并且借助具有氣隙的軟磁鐵芯來建立第一繞組和第二繞組的磁耦合。根據(jù)本發(fā)明的用于減小變壓器的鐵芯中的直流場(chǎng)分量的方法，其中直流發(fā)生器將補(bǔ)償電流饋送到與變壓器的鐵芯耦合的補(bǔ)償繞組中，該補(bǔ)償電流的方向是與直流場(chǎng)分量反向的，其中補(bǔ)償電流被引導(dǎo)到具有電抗二端網(wǎng)絡(luò)的電路中，其中電抗二端網(wǎng)絡(luò)具有電感和電容。在此，將由具有第一匝數(shù)N1的第一線圈和具有第二匝數(shù)N2的第二線圈組成的裝置用作為電感，其中根據(jù)關(guān)系式N2/N1＜1來形成由匝數(shù)N2和匝數(shù)N1所形成的比例，并且第一線圈與第二線圈借助于具有氣隙的磁鐵芯被耦合。根據(jù)本發(fā)明在將補(bǔ)償電流饋送到變壓器的補(bǔ)償繞組中時(shí)使用電抗二端網(wǎng)絡(luò)，在該電抗二端網(wǎng)絡(luò)中，電壓在電容器的并聯(lián)分支中降低。通過以下方式來達(dá)到電壓的這種降低，其方式是電感按照耦合變壓器的方式來構(gòu)成并且具有兩個(gè)繞組：第一繞組為了饋送的目的以其一個(gè)末端與直流發(fā)生器相連，并且以其另一個(gè)末端與補(bǔ)償繞組相連接。第二繞組與電容器形成并聯(lián)電路。通過相應(yīng)地選擇第一和第二繞組的匝數(shù)，可以降低電容器的電壓負(fù)荷?？梢砸院?jiǎn)單的方式通過以下方式來達(dá)到電抗二端網(wǎng)絡(luò)-電容器的電壓降低，其方式是根據(jù)關(guān)系式N2/N1＜1來實(shí)施由第二繞組的匝數(shù)N2和第一繞組的匝數(shù)N1所形成的比例。由此可以自由選擇地減小在電容器上的電壓。在設(shè)計(jì)阻塞回路（并聯(lián)回路的共振條件）時(shí)，通過相應(yīng)地選擇電容可以容易地補(bǔ)償減小了的電壓：與只由一個(gè)繞組組成的電抗二端網(wǎng)絡(luò)相比較，電容器必須具有高出（N1/N2）2的電容。電抗二端網(wǎng)絡(luò)因此具有更好的技術(shù)可靠性，并且在制造中是成本更有利的。不需要附加的耦合變壓器。由于如所述的那樣補(bǔ)償電流流經(jīng)第一繞組，電感的值必須基本上保持恒定，即應(yīng)如此實(shí)施所述電感，使得盡可能不出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。因此在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中規(guī)定，為將第一繞組與第二繞組耦合的磁鐵芯配備氣隙。為了使在補(bǔ)償繞組中所感應(yīng)的電壓幾乎完全降落到電抗二端網(wǎng)絡(luò)上，對(duì)于相當(dāng)于電網(wǎng)頻率的奇數(shù)的整數(shù)多倍的所有的頻率，電抗二端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有盡可能高的阻抗。但是現(xiàn)在是，在第一和第二繞組之間的感應(yīng)耦合越強(qiáng)，電抗二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)于基本振蕩就具有最大的阻抗。但是對(duì)于諧波恰好相反，當(dāng)在第一和第二繞組之間的耦合是盡可能小的時(shí)，則對(duì)于諧波得出了有利的阻抗。當(dāng)通過關(guān)系式對(duì)于所有的形成了在第一繞組和第二繞組之間的耦合度ε時(shí)，則得出了這兩種對(duì)立要求的對(duì)于實(shí)際有利的折衷方案。附圖說明為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明，在說明書的以下部分中參照附圖，從該附圖中得出本發(fā)明的另外的有利的擴(kuò)展方案、作用和優(yōu)點(diǎn)。圖1示出構(gòu)成為并聯(lián)振蕩回路的根據(jù)本發(fā)明的電抗二端網(wǎng)絡(luò)，其中由第一和第二繞組形成電感。具體實(shí)施方式圖1示出與沒有詳細(xì)示出的變壓器的鐵芯4磁耦合的補(bǔ)償繞組3。為了減少或消除在變壓器鐵芯4中流動(dòng)的單向磁通分量的目的，應(yīng)將相應(yīng)的補(bǔ)償電流饋送到補(bǔ)償繞組3中。補(bǔ)償繞組通常只由具有少數(shù)匝數(shù)的繞組構(gòu)成。補(bǔ)償電流是直流并且由直流發(fā)生器1產(chǎn)生。該直流發(fā)生器1可由受控的半導(dǎo)體開關(guān)裝置組成。直流發(fā)生器1經(jīng)過電路2與補(bǔ)償繞組3連接。沒有詳細(xì)示出的測(cè)量和控制設(shè)備規(guī)定了所饋送的補(bǔ)償電流IGL的度量。為了將直流發(fā)生器1的電壓負(fù)荷保持得盡可能地小，電抗二端網(wǎng)絡(luò)5位于電路2中，該電抗二端網(wǎng)絡(luò)5根據(jù)本發(fā)明如下來構(gòu)成：電抗二端網(wǎng)絡(luò)5由電容C與根據(jù)本發(fā)明由兩個(gè)繞組6和7（電感L1和L2）所形成的電感的并聯(lián)電路組成。第一繞組6（電感L1）位于電路2中與直流發(fā)生器1和補(bǔ)償繞組3串聯(lián)。第二繞組7（電感L2）位于電流路徑2之外，并且與電容器C并聯(lián)。通過匝數(shù)N1和N2的合適比例降低了位于電容器C上的電壓。因此可以選擇成本有利的電容器。在其中只有補(bǔ)償繞組布置在變壓器油箱中而其它結(jié)構(gòu)元件布置在外部的裝置是適宜的。結(jié)果利用簡(jiǎn)單的和可靠地起作用的電路裝置降低了直流發(fā)生器1的電壓負(fù)荷，從而可以成本有利地實(shí)施該電路裝置。所采用的附圖標(biāo)記的匯總1直流發(fā)生器2電流路徑3補(bǔ)償繞組4變壓器的鐵芯5電抗二端網(wǎng)絡(luò)6第一繞組7第二繞組8電抗二端網(wǎng)絡(luò)的電感的軟磁鐵芯IGL補(bǔ)償電流。