[发明专利]抑制变压器的涌流的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制三相变压器的涌流的方法和设备，所述三相变压器通过三相断路器连接到三相电源。

背景技术

断路器通常用于在电网内将变压器和电源分离。通过断开其极（poles），断路器将变压器和电源分离。切断变压器的电源，该变压器与电源分离。在断电的变压器上，电流成为零，并且相通量或者说相磁通量（phase flux）沿着变压器磁芯的磁滞回路，在零电流时，在磁芯处只剩下某个剩余磁通。通常，剩余磁通为磁化力为零时材料中的磁通密度。剩余磁通通常可为额定磁通的大约20%到70%。在某些方面，剩余磁通可高达额定磁通的80%到90%。在不合适的时刻将变压器连接到电源，会产生磁通不对称，并且会造成变压器磁芯处的磁通量饱和。

变压器磁芯处的磁通量饱和会造成较高的振幅电流，这些电流具有较高的直流成分和大量的谐波含有物，通常称为涌流。涌流可促使保护装置和保险丝运行不当，从而由于电磁应力，会损坏变压器绕组。涌流也可对电力系统和周边设备具有非常大的影响，比如谐波给电力系统产生电共振、电源的压降造成敏感的电子设备进行误操作、以及直流成分会增大电机振动和老化。

发明内容

本发明的一个目的在于降低三相变压器的涌流。

通过一种抑制三相变压器的涌流的方法实现以上目的，该三相变压器通过三相断路器连接到三相电源，通过闭合和断开根据权利要求1所述的断路器，该变压器与电源连接和分离。

同时断开断路器的极时，由于电弧作用，未同时切断变压器的相的电源。通常，切断变压器的相的电源时并且断开断路器的极之后，确定剩余磁通模式（residual flux pattern）。根据剩余磁通模式，可获得断路器的等效断开时刻，其中，假设同时切断所有变压器绕组的电源，并且剩余磁通模式与所确定的剩余磁通模式相同。断路器的等效断开时刻能够获得闭合的时间窗口。所获得的闭合的时间窗口围绕闭合的时刻，在所述闭合的时刻潜在的（prospective）磁通等于剩余磁通。通常，电源的相位角等于等效断开时刻的相位角时，闭合时刻在等效断开时刻之后。在闭合的时间窗口内可闭合断路器的极，从而将变压器连接到电源中。此外，由于同时重新接通相，所以在闭合的时间窗口内，将变压器连接到电源中，能够抑制变压器的涌流，从而避免磁通非对称以及在变压器处发生磁通饱和。此外，在闭合的时间窗口内闭合断路器的电极，消除闭合时间偏差的严厉要求。

根据另一个实施例，该特性包括由电压和电流构成的组中的至少一个。所监测的相位的特性可为电压和/或电流。

根据又一个实施例，使用剩余磁通模式获得等效断开时刻。使用剩余磁通模式和相特性之间的关系，可获得等效断开时刻。一方面，该特性可为相的电流。另一方面，该特性可为相的电压。

根据又一实施例，确定剩余磁通模式包括检测变压器的相的断电顺序。使用所监测的相特性，可检测相的断电（de-energizing）顺序。一方面，使用所监测的至少两个相的电流或电压，可检测相的断电顺序。

根据又一个实施例，使用相的断电顺序和相特性的相位角确定剩余磁通模式，在该相位角处，断开断路器的电极。一方面，断开断路器的极时，使用相的断电顺序和电压或电流的相位角，可确定剩余磁通模式。

根据又一个实施例，其中，在断电时刻，使用相的断电顺序和每个相位的电流模式，确定剩余磁通模式。电流模式包括在变压器与电源分离的时刻和断电时刻之间，检测电流上升（即，从负值变成零）还是下降（即，从正值变成零）。因此，使用相的断电顺序以及根据每个相内的电流上升还是下降，可计算剩余磁通模式。

根据又一个实施例，使用每个相的剩余磁通的值，确定剩余磁通模式。断电之前，可计算相的剩余磁通，作为作用在变压器的相磁芯上的相电压的整体值（integral）。

另一个实施例包括一种抑制三相变压器的涌流的设备，该三相变压器通过三相断路器连接到三相电源，通过闭合和断开断路器，该变压器与电源连接和分离，该设备包括：监测单元，监测变压器的至少两个相的特性；控制器，被配置成：断开断路器之后，确定剩余磁通模式，使用所监测的特性计算断路器的等效断开时刻，其中，在断路器的等效断开时刻，同时切断变压器的相的电源，根据等效断开时刻获得闭合断路器的闭合时间窗口，所获得的闭合时间窗口围绕（around）闭合时刻，该闭合时刻在与等效断开时刻的相位角相等的电源的相位角处位于等效断开时刻之后，并且在闭合时间窗口内同时提供控制信号，以便闭合断路器的极。

附图说明