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      適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置制造方法

      文檔序號:7406375閱讀:325來源:國知局
      適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置制造方法
      【專利摘要】本實用新型公開了一種適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置,該裝置完全串接在供電回路中,不改變原有供配電系統(tǒng)的保護和操作方式,改造簡單,操作方便;控制電路由時間繼電器和接觸器構(gòu)成,結(jié)構(gòu)簡單,無需復(fù)雜的數(shù)字控制,且時間繼電器時間可根據(jù)實際需求調(diào)節(jié),滿足不同額定容量和電流的變壓器軟起需要,保證了該裝置具備廣泛的適用性,應(yīng)用范圍廣,對整個大功率電力電子的試驗發(fā)揮重要的支持和保證作用。
      【專利說明】適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001 ] 本實用新型涉及一種適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置。

      【背景技術(shù)】
      [0002]變壓器空載穩(wěn)態(tài)運行時,其電流為額定電流的0.35%?10%。然而,在變壓器空載或者輕載合閘時,由于鐵芯磁通飽和,將導(dǎo)致合閘瞬間出現(xiàn)勵磁涌流,其數(shù)值可以達到變壓器額定電流的8?30倍,這將嚴重危害變壓器的壽命,并導(dǎo)致變壓器保護裝置誤動作,斷路器開關(guān)頻繁損壞,同時勵磁涌流反饋至電網(wǎng),嚴重影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。目前大功率電力電子設(shè)備制造都需要完善的試驗設(shè)備和試驗系統(tǒng),試驗變壓器非常重要,同時由于是試驗使用,需要頻繁空載投入,試驗變壓器空載投入時勵磁涌流較大,對試驗配電系統(tǒng)的開關(guān)造成嚴重損傷,并且影響試驗區(qū)整個配電系統(tǒng)的穩(wěn)定,基于目前的試驗配電系統(tǒng)狀況,需要提出一種安全、簡便、有效的抑制勵磁涌流的方法。
      [0003]中國申請?zhí)?01110239962.9公開了一種抑制勵磁涌流的變壓器空載投切方法,該方法主要強調(diào)其通過控制斷路器分合閘相位角,但是需要循環(huán)測量開關(guān)位置和合閘瞬間的電壓相位角,進行比對,當(dāng)完全匹配時候才進行合閘操作,控制復(fù)雜,時間較長,出錯率較大。
      [0004]中國申請?zhí)?00510034479.1公開了一種電力變壓器勵磁涌流的抑制方法和抑制器,強調(diào)其記錄變壓器電源切除時瞬間的相位角,控制合閘時候的相位角,使偏磁抵消剩磁,但是需要單片機控制,需要通訊功能,控制較為復(fù)雜,需要將斷路器的分閘時間和合閘時間作為整定參數(shù)輸入勵磁涌流抑制器中,操作復(fù)雜。
      實用新型內(nèi)容
      [0005]本實用新型的目的是提供一種適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置,以解決現(xiàn)有勵磁涌流抑制裝置控制操作復(fù)雜的問題。
      [0006]為了實現(xiàn)以上目的,本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置,包括用于串接于輸電線路上的主回路接觸器KMl的主觸頭,KMl的主觸頭兩端并聯(lián)有由一個由輔助接觸器KM2的主觸頭和合閘電阻串聯(lián)構(gòu)成的預(yù)充電電路,KMl和KM2與控制電路控制連接;所述控制電路包括兩個時間繼電器KTl、KT2和兩個控制接觸器Κ1、Κ2,ΚΤ1的工作觸頭與Kl的線圈串接構(gòu)成第一串聯(lián)支路,ΚΤ2的工作觸頭與Κ2的線圈串接構(gòu)成第二串聯(lián)支路,Kl的觸頭與KMl的線圈串接構(gòu)成第三串聯(lián)支路,Κ2的觸頭與ΚΜ2的線圈串接構(gòu)成第四串聯(lián)支路。
      [0007]所述Kl的觸頭兩端并聯(lián)有一個KMl的觸頭。
      [0008]所述時間繼電器ΚΤ1、ΚΤ2的線圈和第一串聯(lián)支路、第二串聯(lián)支路、第三串聯(lián)支路、第四串聯(lián)支路均用于與輸電線路供電連接。
      [0009]所述合閘電阻的阻值為1k Ω。
      [0010]本實用新型的適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置完全串接在供電回路中,不改變原有供配電系統(tǒng)的保護和操作方式,改造簡單,操作方便;控制電路由時間繼電器和接觸器構(gòu)成,結(jié)構(gòu)簡單,無需復(fù)雜的數(shù)字控制,且時間繼電器時間可根據(jù)實際需求調(diào)節(jié),滿足不同額定容量和電流的變壓器軟起需要,保證了該裝置具備廣泛的適用性,應(yīng)用范圍廣,對整個大功率電力電子的試驗發(fā)揮重要的支持和保證作用。
      [0011]另外,該裝置不需單獨的供電電源,當(dāng)需要投入變壓器時,閉合變壓器上級開關(guān)后,控制電路通過控制主回路接觸器KMl主觸頭與輔助接觸器KM2主觸頭的通斷完成變壓器的軟起過程,實現(xiàn)對變壓器空載投入時勵磁涌流的抑制。

      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0012]圖1為本實用新型勵磁涌流抑制裝置的原理圖;
      [0013]圖2為本實用新型勵磁涌流抑制裝置的電路圖;
      [0014]圖3為不帶本實用新型裝置時變壓器勵磁電流波形圖;
      [0015]圖4為采用本實用新型裝置時變壓器勵磁電流波形圖。

      【具體實施方式】
      [0016]下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本實用新型進行進一步介紹。
      [0017]如圖1所示,本實用新型為本實用新型勵磁涌流抑制裝置的原理圖,由圖可知,該裝置包括串接于電網(wǎng)與變壓器之間的輸電線路上的主回路接觸器,該主回路接觸器上并聯(lián)有合閘電阻回路,主回路接觸器與合閘電阻回路均受控制電路控制。
      [0018]如圖2所示為本實用新型適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置實施例的電路圖,由圖可知,該裝置包括用于串接于輸電線路上的主回路接觸器KMl的主觸頭,KMl的主觸頭兩端并聯(lián)有由一個由輔助接觸器KM2的主觸頭和合閘電阻Rl?R3串聯(lián)構(gòu)成的預(yù)充電電路,KMl和KM2與控制電路控制連接;所述控制電路包括兩個時間繼電器KTU KT2和兩個控制接觸器K1、K2,KTl的工作觸頭與Kl的線圈串接構(gòu)成第一串聯(lián)支路,KT2的工作觸頭與K2的線圈串接構(gòu)成第二串聯(lián)支路,Kl的觸頭與KMl的線圈串接構(gòu)成第三串聯(lián)支路,K2的觸頭與KM2的線圈串接構(gòu)成第四串聯(lián)支路。
      [0019]另外,Kl的觸頭兩端并聯(lián)有一個KMl的觸頭,利用主回路接觸器KMl實現(xiàn)自鎖功能,安全可靠。
      [0020]時間繼電器KT1、KT2的線圈和第一串聯(lián)支路、第二串聯(lián)支路、第三串聯(lián)支路、第四串聯(lián)支路均用于與輸電線路供電連接。
      [0021]本實施例的合閘電阻為鋁殼軟起電阻,用于在預(yù)充電時進行限流;時間繼電器KTUKT2會在接受了啟動信號后開始計時,計時結(jié)束后它的工作觸頭進行開或合的動作,從而推動后續(xù)的電路工作。綜合考慮合閘電阻的經(jīng)濟和可行性,結(jié)合變壓器額定容量和電流,經(jīng)過反復(fù)試驗取每相的合閘電阻為1kQ,并設(shè)定在合閘后0.6s將合閘電阻切除。
      [0022]本實用新型的控制過程如下:在輸電線路的上級開關(guān)閉合后,第四串聯(lián)支路K2的常閉觸頭使KM2的線圈帶電,預(yù)充電電路KM2的主觸頭吸合;0.9S(時間自己設(shè)置)以后KTl的工作觸頭閉合,使Kl的線圈帶電,Kl的常開觸頭閉合;K1的常開觸頭閉合后KMl的線圈吸合,形成自鎖;1.5S(時間自己設(shè)置)以后KT2的常開觸頭閉合,使K2的線圈帶電,K2的常閉觸頭斷開;KM2的線圈失電,使預(yù)充電電路KM2的主觸頭斷開,完成軟起。
      [0023]本實用新型的裝置是為了限值變壓器空載合閘瞬間勵磁涌流的大小,采用帶合閘電阻的勵磁涌流的抑制方法,即在變壓器合閘時串聯(lián)上合閘電阻,合閘后再將合閘電阻切除。該裝置串接在供電系統(tǒng)中,當(dāng)變壓器投入時,該裝置首先將預(yù)充電回路投入,即進行帶電阻合閘,完成對變壓器空載合閘時勵磁涌流的有效抑制,將勵磁涌流控制在系統(tǒng)允許的范圍之內(nèi),到達設(shè)定時間后,閉合主回路接觸器KM1,將串接電阻切除,完成變壓器的軟起過程。
      [0024]本實用新型通過對勵磁涌流產(chǎn)生機理進行分析,并通過試驗驗證本裝置的效果,具體分析如下:
      [0025]1.勵磁涌流產(chǎn)生機理:設(shè)變壓器空載合閘時一次側(cè)系統(tǒng)電壓為
      [0026]U (t) = Um.sin (ω t+a )(I)
      [0027]式中:Uni為電網(wǎng)電壓峰值;α為電網(wǎng)電壓初相位。
      [0028]在忽略漏磁的情況下,可列出如式⑵所示的回路電壓方程
      [0029]U{1) = Ri(I) + N (丨中〉'(2)

      i/⑴
      [0030]式中:R為一次繞組的電阻和變壓器的勵磁電阻;N為一次繞組匝數(shù);Φ (t)為鐵芯中的磁通,取一次繞組的平均電感作為暫態(tài)過程中的電感,即L = <t(t)/i(t)。則式(2)可以轉(zhuǎn)換為
      [0031 ] Uir.sin(coi + a) = R^-+NC J、

      L d(l)
      [0032]求解式(3)可得
      [0033]φ{(diào)?) = φηι' cos(coi + α) + {φη, cos a + ^.)cxp(——-t)( 4 )


      L
      , LUm
      [0034]式中:I = ^jR2+{0)L}2 ,Φ r為合閘前鐵芯中的剩磁。
      [0035]從式(4)可以看出,空載合閘時的磁通包含2個部分,其中cj5m*C0S(Gn+a)稱為穩(wěn)態(tài)分量,(先cosa +《.)exP(-Y0稱為暫態(tài)分量,暫態(tài)分量的裳減時間為常數(shù)為R/L。現(xiàn)代電力變壓器正常工作時磁通接近飽和,當(dāng)磁通達到最大值Φπ時,勵磁電流可達到額定電流的8?30倍;從式(4)及磁通最大值表達式可以看出,若增大電阻R,一方面可以減小磁通最大值,另一方面可以增大磁通暫態(tài)分量的衰減時間常數(shù)R/L,加快暫態(tài)分量的衰減速度,進而達到抑制勵磁涌流的目的。
      [0036]經(jīng)過對圖3和圖4的電流波形對比可以看出,變壓器合閘時斷路器串接電阻對勵磁涌流有明顯的削弱作用,原本近2000Α的勵磁涌流沖擊被抑制到近乎近0Α。經(jīng)過以上試驗驗證通過在變壓器合閘時串接電阻的方法,可有效防止變壓器保護裝置誤動作,維持試驗供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定,同時可有效抑制變壓器勵磁涌流反饋至電網(wǎng)對電網(wǎng)造成高頻污染。
      [0037]經(jīng)過對實際使用效果的統(tǒng)計分析,總結(jié)出以下幾個特點:
      [0038](I)安全性、規(guī)范性有了很大提高,給測試人員提供了安全的保障措施,該裝置自動,免人員操作;
      [0039](2)工作效率有了較大提高,工作效率提高30%以上;
      [0040](3)節(jié)約了生產(chǎn)成本,節(jié)約的成本約13000元/年(按對其配電柜的損害情況簡單統(tǒng)計為例)。
      [0041]以上實施例僅用于幫助理解本實用新型的核心思想,不能以此限制本實用新型,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員,凡是依據(jù)本實用新型的思想,對本實用新型進行修改或者等同替換,在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上所做的任何改動,均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
      【權(quán)利要求】
      1.一種適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置,其特征在于:包括用于串接于輸電線路上的主回路接觸器KMl的主觸頭,KMl的主觸頭兩端并聯(lián)有由一個由輔助接觸器KM2的主觸頭和合閘電阻串聯(lián)構(gòu)成的預(yù)充電電路,KMl和KM2與控制電路控制連接;所述控制電路包括兩個時間繼電器KT1、KT2和兩個控制接觸器K1、K2,KTl的工作觸頭與Kl的線圈串接構(gòu)成第一串聯(lián)支路,KT2的工作觸頭與K2的線圈串接構(gòu)成第二串聯(lián)支路,Kl的觸頭與KMl的線圈串接構(gòu)成第三串聯(lián)支路,K2的觸頭與KM2的線圈串接構(gòu)成第四串聯(lián)支路。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置,其特征在于:所述Kl的觸頭兩端并聯(lián)有一個KMl的觸頭。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置,其特征在于:所述時間繼電器KT1、KT2的線圈和第一串聯(lián)支路、第二串聯(lián)支路、第三串聯(lián)支路、第四串聯(lián)支路均用于與輸電線路供電連接。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于試驗變壓器頻繁空載投入的勵磁涌流抑制裝置,其特征在于:所述合閘電阻的阻值為1kQ。
      【文檔編號】H02H9/02GK203983974SQ201420350618
      【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
      【發(fā)明者】龔曉偉, 王景丹, 張學(xué)成, 常忠廷, 屈路軍, 汪海濤, 焦照旭, 白金剛 申請人:許繼電氣股份有限公司
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