[发明专利]一种三相励磁涌流抑制装置及方法

说明书

技术领域

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

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。

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。

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

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。

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SS₁，三相空气开关SS₂-SS_n，其中n为正整数并且大于等于3，多个等值电阻R₁-R_m，以及三相变压器T，其中m＝3×(n-2)，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SS₁的一端，空气开关SS₁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-SS_n的一端，三相空气开关SS₂-SS_n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SS₂-SS_n-1与三相变压器之间的连接是通过电阻R₁-R_m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SS₁和SS_n是大功率空气开关，而SS₂-SS_n-1为小功率空气开关。

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％。

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＝6πfL，其中f＝50Hz，L为三相变压器T初级一个绕组的电感量。