一种三相励磁涌流抑制装置及方法
【专利摘要】一种三相励磁涌流抑制装置及方法，先闭合空气开关SSi，然后顺序闭合SS2-SSn，其中88?最后闭合，然后断开除SSjPSSn之外的所有空气开关。
【专利说明】一种三相励磁涌流抑制装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种抑制变压器励磁涌流的装置，属于电力电子器件领域。
【背景技术】
[0002] 变压器是电力系统中的重要部件，它的安全性和稳定性对整个电力系统的运行至 关重要。变压器全电压充电时在其绕组中产生的暂态电流。变压器投入前铁芯中的剩余磁 通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时，其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通 量，因此产生极大的涌流，其最大峰值可达到变压器额定电流的6-8倍。励磁涌流受变压器 投入时系统电压的相角、变压器铁芯的剩余磁通和电源系统阻抗等因素影响而变化。若铁 芯中没有剩磁，最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点瞬间（该时磁通为峰值）。变压 器涌流中含有直流分量和高次谐波分量，随时间衰减，其衰减时间取决于回路电阻和电抗， 一般大容量变压器约为5-10秒，小容量变压器约为0. 2秒左右。
[0003] 当给变压器充电时，铁芯内产生交变磁通，这个交变磁通从零到最大叫做铁芯励 磁，铁芯饱和就会产生过电流，我们把这一过程产生的电流叫做变压器励磁涌流，这个电流 要高于变压器的额定电流，从变压器的机械力、电动力到保护整定都要为躲过励磁涌流整 定。励磁涌流带来的危害性包括：引发变压器的继电保护装置误动，使变压器的投运频频 失败；变压器出现短路故障切除时所产生的电压突增，诱发变压器保护误动，使变压器各侧 负荷全部停电；电站一台变压器空载接入电源产生的励磁涌流，诱发邻近其他电站等正在 运行的变压器产生"和应涌流"（sympathetic inrush)而误跳闸，造成大面积停电；数值很 大的励磁涌流会导致变压器及断路器因电动力过大受损；诱发操作过电压，损坏电气设备； 励磁涌流中的直流分量导致电流互感器磁路被过度磁化而大幅降低测量精度和继电保护 装置的正确动作率；励磁涌流中的大量谐波对电网电能质量造成严重的污染，造成电网电 压骤升或骤降，影响其他电气设备正常工作。
[0004] 图1示出了现有技术中的包含变压器的供电网络，其中A表示市电电源，B表示断 路器，C表示变压器，D表示负载。这种供电网络在开始上电时，会出现变压器磁芯饱和现 象，会导致变压器的初级流过很大的励磁涌流，这样会导致断路器脱开，而且会导致合闸处 的机械开关打火，结果会有多次合闸脱开现象，这样会给电路元器件带来损害。为了解决该 问题，已有的技术提出了一种单相变压器相位从正弦波90度角度处合闸消除励磁涌流，但 是，该技术只能解决单相问题，对于三相变压器则无能为力，这是由于三相电相位相互之间 相差120度，很难找到一个合适的角度消除励磁涌流。
【发明内容】
[0005] 本发明针对上面的问题，提出了一种三相抑制变压器励磁涌流的装置，其无需判 断上次断电时的相位角度，采用一种简单低廉的开关技术即可便捷的解决上述的变压器三 相励磁涌流问题。
[0006] 本发明提供了一种三相励磁涌流抑制装置，包括三相交流电AC，空气开关SSpS 相空气开关SS2-SSn，其中η为正整数并且大于等于3,多个等值电阻Ri-Rm，以及三相变压器 T，其中m = 3X (n-1)，其特征在于：连接关系为：三相交流电AC的中线连接空气开关SSJA 一端，空气开关SSi的另一端连接三相变压器T的初级线圈的一端，三相交流电AC的三相 输出端分别连接至三相空气开关SS 2-SSn的一端，三相空气开关SS2-SSn的另一端分别连接 至三相变压器T初级线圈三个绕组的另外一端，其中三相空气开关SS 2-SSn_i与三相变压器 之间的连接是通过电阻凡-^来实现的，也即三相空气开关与三相变压器连接的每一相中 均各自接有一个电阻，而三相空气开关SS n与三相变压器的连接并不具有电阻，其中SSi和 ssn是大功率空气开关，而ss2-ssn_i为小功率空气开关。
[0007] 根据本发明的另外一实施例，所述小功率空气开关的额定功率为所述大功率空气 开关额定功率的1%。
[0008] 根据本发明的另外一实施例，其中多个等值电阻的电阻值等于R，并且R/m = 6 π fL，其中f = 50Hz，L为三相变压器T初级一个绕组的电感量。
[0009] 根据本发明的另外一实施例，提供了一种利用三相励磁涌流抑制装置进行励磁涌 流抑制的方法，其特征在于：先闭合空气开关SSi，然后顺序闭合SS 2_SSn，其中SSn最后闭 合，然后断开除SSi和SSn2外的所有空气开关。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为现有技术中的包括有变压器的配电网络示意图；
[0011] 图2为本发明的三相励磁涌流抑制装置的结构示意图；
【具体实施方式】
[0012] 以下在结合附图的基础上对于本发明的内容进行更加详细的描述。
[0013] 图1以示意图的形式示意了现有技术中包括有变压器的供电网络，其中包括市电 电源A，市电电源A通过导线与变压器C的初级线圈连接，在市电电源A与变压器C之间设 置有断路器B，用于出现意外时保护供电网络，负载D通过导线与变压器C的次级线圈连接。 对于这样的供电网络，正如【背景技术】中提到的，这种供电网络在开始上电时，会出现变压器 磁芯饱和现象，会导致变压器的初级流过很大的励磁涌流，这样会导致断路器B脱开，而且 会导致合闸处的机械开关打火，结果会有多次合闸脱开现象，这样会给电路元器件带来损 害。为了解决该问题，已有的技术提出了一种跟踪电压相位，从正弦波90度角度处合闸消 除励磁涌流。但是，该技术只能解决单相问题，对于三相问题无能为力。为了解决三相变压 器的励磁涌流问题，本发明特提出了一种新型的抑制变压器励磁涌流的装置，下面在结合 图2的基础上对本实用性的实施例进行详细的说明。
[0014] 如图2所示，本发明的三相励磁涌流抑制装置包括三相交流电AC，空气开关SSp 三相空气开关SS2-SSn，其中η为正整数并且大于等于3,多个等值电阻Ri-I^，以及三相变压 器T，其中多个等值电阻的电阻值等于R，其中m= 3X (n-1)，并且R/m = 6JifL，其中f为 50Hz，L为三相变压器初级一个绕组的电感量；其连接关系为：三相交流电AC中线连接空气 开关SSi的一端，空气开关SSi的另一端连接三相变压器T的初级线圈的一端，三相交流电 AC的三相输出端分别连接至三相空气开关SS2的一端........以及三相空气开关SSn的一 端，三相空气开关SS2-SSn的另一端分别连接至三相变压器初级线圈三个绕组的另外一端， 其中三相空气开关SS2-SSn_i与三相变压器之间的连接是通过电阻Ri-Rm来实现的，也即三 相空气开关与三相变压器连接的每一相中均各自具有一个电阻，而在三相空气开关ssn与 三相变压器的连接并不具有电阻。其中SSi和ss n是大功率空气开关，而ss2-ssn_i为小功率 开关，小功率开关额定功率为大功率开关额定功率的1%。
[0015] 下面来详细描述本发明的工作原理及过程，首先闭合SSi，然后顺序闭合ss2-ss n， 其中35"最后闭合，然后断开除SSi和SSn2外的所有空气开关。
[0016] 根据上述工作过程，首先是变压器空载合闸，先闭合SSi，再闭合SS2，由于5&串接 有R「R 3，这样就限制了电流的增加，然后再闭合SS3，则札和R4相当于并联，R 2和R5相当 于并联，R3和R6相当于并联，限流电阻减小，变压器初级分得的电流加大，然后逐个闭合后 面空气开关，以此类推，变压器初级电流逐渐增大并达到稳态，从而不会产生励磁涌流，而 这个稳态也只是变压器初级的励磁电流，相对于变压器正常工作的电流来说很小，ss 2-ssn_i 的所有功率相加远小于ssn，最后将ssn闭合，然后再断开ss 2-ssn_i，变压器进入正常工作状 态，完成启动过程。
[0017] 由于额外增加的空气开关SS2-SSn_i属于小功率空气开关，也即只有SS n的1%，所 以它们的成本非常低，对于整个系统来说所增加的成本非常有限，所以本发明是以一种非 常低廉简便的方法解决了三相变压器的励磁涌流问题。
[0018] 以上关于本是发明的说明均是以特定的实施例来说明的，但是这并不能作为对本 发明保护范围的限定，本领域技术人员可预知的合理变形均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种三相励磁涌流抑制装置，包括三相交流电AC，空气开关SSi，三相空气开关 SS2-SSn，其中η为正整数并且大于等于3,多个等值电阻Ri-匕，以及三相变压器T，其中m = 3X (n-1)，其特征在于：连接关系为：三相交流电AC的中线连接空气开关SSi的一端，空气 开关SSi的另一端连接三相变压器T的初级线圈的一端，三相交流电AC的三相输出端分别 连接至三相空气开关SS 2-SSn的一端，三相空气开关SS2-SSn的另一端分别连接至三相变压 器T初级线圈三个绕组的另外一端，其中三相空气开关SS 2-SSn_i与三相变压器之间的连接 是通过电阻Ri-Rm来实现的，也即三相空气开关与三相变压器连接的每一相中均各自具有 一个电阻，而在三相空气开关SS n与三相变压器的连接并不具有电阻，其中SSi和SSn是大 功率空气开关，而SS^SSm为小功率空气开关。
2. 根据权利要求1的三相励磁涌流抑制装置，其特征在于：所述小功率空气开关的额 定功率为所述大功率空气开关额定功率的1%。
3. 根据权利要求1或2的三相励磁涌流励磁装置，其特征在于：其中多个等值电阻的 电阻值等于R，并且R/m = 6JifL，其中f = 50Hz，L为三相变压器T初级一个绕组的电感 量。
4. 一种利用权利要求1-3中任一的三相励磁涌流抑制装置进行励磁涌流抑制的方法， 其特征在于：先闭合空气开关SSi，然后顺序闭合SS 2-SSn，其中55"最后闭合，然后断开除SSi 和SSn2外的所有空气开关。
【文档编号】H02H9/02GK104218555SQ201410440615
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】李松涛, 任芝 申请人:华北电力大学（保定）