一种基于三相共跳断路器的合闸涌流抑制装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于三相共跳断路器的合闸涌流抑制装置，主要用于变压器停电检修后对变压器充电时抑制变压器合闸涌流。

背景技术：

变压器合闸充电时，一次侧合闸瞬间正好是电压过零时，由于变压器铁芯中的磁通相位落后电压90度，所以此时铁芯中的磁通为最大，但是磁通是不能突变的，所以铁芯中会产生一个方向相反随时间衰减速的直流磁通来抵消这个最大值，经过半个周期后，这个直流磁通又与交流磁通方向相同，二者相加，就使得铁芯饱和，就会产生很大的激磁涌流。电力系统的操作规范规定：大修后或新上的变压器需要经过五次合闸充电，大励磁电流的多次冲击会引起绕组间的机械力作用，可能逐渐使固定松动，此外合闸涌流可能引起变压器的差动保护动作。目前，抑制合闸涌流的装置大都通过复杂的电力电子电路精确控制断路器各相的合闸时间，一般用于三相分跳断路器。而目前大部分变电站，尤其是220kV及以下变电站主变压器高压侧的断路器均为三相共跳断路器，前者结构复杂、成本高、故障率高；后者无法抑制合闸涌流，容易造成上述固定件松动、变压器差动保护等现象。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于三相共跳断路器的合闸涌流抑制装置，达到减小变压器合闸涌流的目的。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

本实用新型所述一种基于三相共跳断路器的合闸涌流抑制装置，包括

零点检测模块，用于检测正弦电压的过零点，输出50Hz矩形波并将该矩形波的下降沿作为后续电路触发信号；

延时模块，用于调节零点检测模块输出的脉冲宽度，使其满足断路器的合闸要求；

合闸驱动模块，用于驱动断路器完成合闸动作，

所述零点检测模块包括连接到母线互感器A相端的正弦信号输入端、通过光电耦合器连接到正弦信号输入端的矩形波信号输出端；所述延时模块的输入端连接到矩形波信号输出端，延时模块的输出端连接到合闸驱动模块的输入端；所述合闸驱动模块由场效应管及其驱动电路构成。

所述延时模块由三级串联的集成电路74LS123及外围电路构成。

所述合闸驱动模块中场效应管的驱动电路由计时电路和驱动模组构成，计时电路由集成电路NE555N2及其外围电路构成，集成电路NE555N2的触发端连接延时模块的输出端；集成电路NE555N2的输出端连接到驱动模组的输入端, 所述驱动模组采用集成电路M57962，所述集成电路M57962的输入端连接到计时电路的输出端，集成电路M57962的输出端连接到场效应管的栅极，所述场效应管采用MOSFET。

在合闸驱动模块的输出端设置有断路器。

所述零点检测模块的矩形波信号输出端串联有防涌流操作把手SB0；在合闸驱动模块的输出端设置有模式选择开关。

采用上述技术方案后，通过该装置实现对断路器合闸相位的控制，通过确定电压过零点，经过一定的延时控制措施，使得变压器合闸充电时恰好在A相电压的峰值，从而大大减小变压器合闸涌流，达到防止固定件松动、遏制变压器差动保护等现象的目的。

附图说明

图1 是本实用新型一个实施例的零点检测模块的电路图。

图2是延时模块的电路图。

图3 是合闸驱动模块的电路图。

图4 是本实用新型一个实施例的工作原理时序图。

具体实施方式

本实用新型所述一种基于三相共跳断路器的合闸涌流抑制装置，包括

零点检测模块，用于检测正弦电压的过零点，输出50Hz矩形波并将该矩形波的下降沿作为后续电路触发信号；

延时模块，用于调节零点检测模块输出的脉冲宽度，使其满足断路器的合闸要求；

合闸驱动模块，用于驱动断路器完成合闸动作。

所述零点检测模块包括连接到母线互感器A相端的正弦信号输入端Vin、通过光电耦合器连接到正弦信号输入端Vin的矩形波信号输出端Vo；所述延时模块的输入端连接到矩形波信号输出端Vo，延时模块的输出端连接到合闸驱动模块的输入端；所述合闸驱动模块由场效应管T1及其驱动电路构成。

如图1所示，零点检测模块的核心元件光电耦合器的型号为NEC2501KK，正弦电压信号输入端Vin取自母线互感器二次A相电压，电阻R1取7.5MΩ，另一电阻R2取220KΩ，工作电压Vcc取12V直流电压。

零点检测环节用于检测正弦电压的过零点，输出50Hz矩形波，使用矩形波的下降沿作为后续电路的触发信号。当防涌流操作把手SB0接通后，过零检测得到的下降沿触发信号输出给延时环节。

如图2所示，所述延时模块由三级串联的集成电路74LS123及外围电路构成。此部分有三片集成电路74LS123构成，集成电路74LS123输出脉宽是由其引脚14和16的电容电阻值决定的。第一片由矩形波信号输出端Vo提供触发信号，选择电容C1和电阻R3分别为0.1uF和22k，输出50us的短脉宽。这个脉宽去触发第二个集成电路74LS123，该芯片选取电容C2为4.7uF，可调电阻R4可实现阻值由0-20kΩ可调，这样输出信号为0-28ms的可调脉冲，用这个信号的下降沿去触发下一片集成电路74LS123，使其输出50us的短脉宽，同样，选择电容C3和电阻R5分别为0.1uF和22k。

通过调节本环节的脉冲宽度，可以控制合闸线圈在一个正弦波周期内导通的时刻，从而使变压器合闸充电时恰好在A相电压的峰值（或谷值）。此脉冲宽度可由多次合闸试验在A相的合闸涌流最小时获得，也可由断路器厂家提供。次脉冲宽度一旦确定，则从电压过零点到变压器合闸充电的时间确定，则变压器每次合闸充电均在正弦周期的同一个时刻。

如图3所示，所述合闸驱动模块中场效应管T1的驱动电路由计时电路IC1和驱动模组IC2构成，计时电路IC1由集成电路NE555N2及其外围电路构成，集成电路NE555N2的触发端Vin2连接延时模块的输出端；集成电路NE555N2的输出端连接到驱动模组IC2的输入端, 所述驱动模组IC2采用集成电路M57962，所述集成电路M57962的输入端连接到计时电路IC1的输出端，集成电路M57962的输出端连接到场效应管T1的栅极，所述场效应管T1采用MOSFET。

另外，在合闸驱动模块的输出端设置有受其控制的断路器。

所述零点检测模块的矩形波信号输出端Vo串联有防涌流操作把手SB0；在合闸驱动模块的输出端设置有模式选择开关K。

本环节用延时模块的输出端输出的脉冲信号的下降沿触发计时电路IC1也就是集成电路NE555N2，输出脉宽20ms左右的高电平信号，作为场效应管T1的驱动信号。此信号脉宽可通过可调电阻R6与电容C4控制，若该断路器是电磁动力式，此信号脉宽应不小于断路器正常合闸时所合闸线圈所需要的通电时间，以保证断路器能正常合闸。集成电路NE555N2管脚3输出的脉宽，通过集成电路M57962芯片触发场效应管T1导通后，合闸线圈LC导通，断路器合闸。通过模式选择开关K可选择模式1和模式2，模式1在变压器正常运行时投入，模式2在变压器充电时投入。在模式2下，五防操作开关SB1导通后，再按下开关SB0，即可让零点检测信号的下降沿触发延时电路，进而触发场效应管T1导通，合闸线圈LC导通，变压器合闸充电。

图3中，电容器C4固定为0.2uF，电阻R6为0-20kΩ，可配合输出0-70ms的脉宽。Vcc为15V，Vee为10V，电容器C4和电容器C5均为47uF， 断路器辅助触点QF在断路器合闸后自动断开。

如图4所示，控制原理如下：正弦交流信号L1取自母线互感器二次侧A相电压，A相交流电压经过过零点检测模块，变为以正弦波零点为起点的矩形波信号L2，矩形波信号通过合闸按钮后上升沿触发延时模块后，经延时后，延时信号L4形成合闸信号L3，触发场效应管T1驱动开关，场效应管T1导通，形成合闸线圈信号L5，则合闸线圈LC导通，变压器高压侧断路器在A相电压的峰值合闸、变压器充电。其中延时时间t的大小应与使用断路器的型号相配合。