用于降低变压器的磁芯中的单向磁通分量的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于降低变压器、尤其三相变压器的磁芯中的单向磁通分量的设备，所述设备包括多个补偿绕组，所述补偿绕组与变压器的磁芯磁耦合。
[0002]应用领域原则上不仅位于低或中压范围中的变压器中而且位于非常高功率的变压器(功率变压器，HGfl (高压直流传输)变压器)中。
【背景技术】
[0003]在如在能量分配网络中被应用的电力变压器中，可能发生不期望地将直流电流馈入到初级绕组或次级绕组中。下面也称为DC分量的这种直流电流馈入例如可能来源于如现今在操控电驱动的情况下或者也在无功功率补偿的情况下所使用的电子结构组件。另外的原因可能是所谓的地磁感应电流(英文:“Geomagnetically Induced Currents”，GIC)。
[0004]由于太阳风，地磁场被改变并且因此在地表面处的导体环处感应非常低频的电压。在长的电能传输线路的情况下该感应电压可以引起相对大的低频电流(准直流电流)。地磁感应电流大约以十年的周期出现。所述地磁感应电流均匀地分布在所有(三个)相上，可以每个相达到直至30A并且经由变压器的中性点流出。这在半周期中导致变压器的磁芯的强烈的饱和并且因此在半周期中导致大的励磁电流。该附加的励磁具有大的谐波分量并且由此通过具有谐波分量的杂散场造成变压器的绕组和铁部件中的涡流损耗。这可能导致变压器中的局部过热。此外，由于强烈的励磁需求发生高的无功功率消耗和电压下降。这共同地可能导致能量传输网络的不稳定。大大简化而言，该变压器在半波中如电抗器那样表现。
[0005]有些能量传输公司因此在变压器的规范中已经针对变压器的中性点要求100A的直流电流。
[0006]根据WO 2012/041368 Al，在补偿绕组中感应的电压被利用，并且通过以下方式被用于干扰的单向磁通分量的补偿，即晶闸管开关与限流电抗器串联，以便将补偿电流引入到补偿绕组中。该解决方案对于一个范围中的要平衡的直流电流来说良好地运行，所述直流电流比地磁感应电流小一个数量级，也即大致在1A以下的范围中。对于地磁感应电流来说必须针对中压水平，也即在大致5kV的范围中，并且应用功率大的晶闸管。但是，由于这种晶闸管的高的损耗功率，该解决方案是不经济的。
[0007]地磁感应电流的另一解决方案是所谓的DC阻断器，在所述阻断器中原则上将电容器连接到变压器的中性点中。该解决方案是有问题的，因为通过电容器的充电形成偏置电压。除此之外，限制电容器处的偏置电压，使得通常不能阻断全部直流电流。当在传输网络中发生短路并且因此发生零电流时，该解决方案也是有问题的。
【发明内容】
[0008]本发明的任务是提供用于降低变压器的磁芯中的单向磁通分量的设备，所述设备一方面没有功率大的晶闸管的高的损耗功率也行并且所述设备另一方面不受电容器处的偏置电压限制。
[0009]该任务通过具有专利权利要求1的特征的设备来解决。本发明的有利的构型在相应的从属权利要求中被限定。
[0010]权利要求1的特征在于，
-设置有用于将电流馈入到补偿绕组中的可控电流源，所述可控电流源与所述补偿绕组、更确切地说与所述补偿绕组的中性点电串联地布置，所述中性点由所述补偿绕组的输入端形成，以及
-设置有中性点生成器，所述中性点生成器与所述补偿绕组的输出端导电连接，以及 -所述电流源将所述补偿绕组的中性点和所述中性点生成器的中性点互相电连接。
[0011]根据本发明的解决方案的原理又基于借助于补偿绕组通过以下方式的直流电流补偿，即有针对性地将电流馈入到补偿绕组中，所述电流的作用抵消单向磁通分量以及阻止变压器的磁芯的磁化。换言之，将所谓的反安匝数引入到变压器中，其中安匝数是磁势的另一术语。在此，补偿电流通过可控电流源被引入到补偿绕组中，其中通常变压器的每个相设置有补偿绕组。
[0012]为了可以低功率地引入补偿电流，必须解决在补偿绕组中所感应的电压的问题。这通过本身已知的中性点生成器来进行，所述中性点生成器也称为零点生成器或接地变压器。该中性点生成器生成相对于补偿绕组的外部导体电压的中性点。因此，补偿绕组的中性点和通过中性点生成器形成的中性点位于相同的电位。在这些中性点之间现在可以没有问题地插入可控电流源。此外，该中性点生成器具有以下优点:经由所述中性点生成器的中性点引入以及然后均匀地分布到所述中性点生成器的所有(三个)臂上的直流电流不引起中性点生成器的磁芯的磁化。
[0013]本发明的一种实施方式规定:与电流源电串联地布置有至少一个限流电抗器。通过限流电抗器的前置可以有效地过滤出瞬态电压，使得这些瞬态电压不影响电流源。
[0014]通过可控电流源总是正好给补偿绕组输送对于不期望的直流电流的补偿来说必要的电流。对于必需的补偿电流的确定来说可以规定，可控电流源与用于检测变压器中的单向磁通分量的测量装置连接。这种测量装置例如从WO 2012/041368 Al中以具有传感器线圈的磁分路部件的形式已知。该分路部件可以在变压器的磁芯处、例如在臂处或在轭处邻近地布置，以便在分路中引导磁通的一部分。从所述在分路中所引导的磁通能够借助于传感器线圈非常容易地获得长时间稳定的传感器信号，该传感器信号必要时在信号处理之后非常良好地映射单向磁通分量(CD分量)。
[0015]所述中性点生成器可以为了更好的负载分布包括之字形连接形式的绕组。
【附图说明】
[0016]为了进一步阐述本发明，在说明书的随后的部分中参照图，从所述图中可获悉本发明的另外的有利的构型、细节以及改进方案。
[0017]图1示出根据现有技术的包括晶闸管电路的用于将补偿电流引入到补偿绕组中的原理电路，
图2示出根据本发