一種單相勵(lì)磁涌流抑制裝置制造方法
【專利摘要】一種單相勵(lì)磁涌流抑制裝置，包括直流電源(1)，電阻(2)，第一按壓開(kāi)關(guān)(3)和第二按壓開(kāi)關(guān)(4)，電容(6)，變壓器(7)，負(fù)載(8)，交流電源(10)，繼電器(9)，繼電器驅(qū)動(dòng)電路(15)，電壓隔離采樣器(11)，光電耦合器(12)，以及控制電路(13)；其中直流電源1為小功率電源；其中電壓隔離采樣器(11)對(duì)交流電源(10)輸出的交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，光電耦合器(12)將電壓隔離采樣器(11)所采集的電壓信號(hào)變成正半周方波信號(hào)，其中定義上升沿為正半周過(guò)零信號(hào)，下降沿為負(fù)半周過(guò)零信號(hào)。
【專利說(shuō)明】
一種單相勵(lì)磁涌流抑制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種抑制變壓器勵(lì)磁涌流的裝置，屬于電力電子器件領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]變壓器是電力系統(tǒng)中的重要部件，它的安全性和穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行至關(guān)重要。變壓器全電壓充電時(shí)在其繞組中產(chǎn)生的暫態(tài)電流。變壓器投入前鐵芯中的剩余磁通與變壓器投入時(shí)工作電壓產(chǎn)生的磁通方向相同時(shí)，其總磁通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鐵芯的飽和磁通量，因此產(chǎn)生極大的涌流，其中最大峰值可達(dá)到變壓器額定電流的6-8倍。勵(lì)磁涌流隨變壓器投入時(shí)系統(tǒng)電壓的相角，變壓器鐵芯的剩余磁通和電源系統(tǒng)地阻抗等因素而變化，若沒(méi)有剩磁，最大涌流出現(xiàn)在變壓器投入時(shí)電壓經(jīng)過(guò)零點(diǎn)瞬間(該時(shí)磁通為峰值)。變壓器涌流中含有直流分量和高次諧波分量，隨時(shí)間衰減，其衰減時(shí)間取決于回路電阻和電抗，一般大容量變壓器約為5-10秒，小容量變壓器約為0.2秒左右。
[0003]當(dāng)給變壓器充電時(shí)，鐵芯內(nèi)產(chǎn)生交變磁通，這個(gè)交變磁通從零到最大叫做鐵芯勵(lì)磁，鐵芯飽和就會(huì)產(chǎn)生過(guò)電流，我們把這一過(guò)程產(chǎn)生的電流叫做變壓器勵(lì)磁涌流，這個(gè)電流要高于變壓器的額定電流，從變壓器的機(jī)械力、電動(dòng)力到保護(hù)整定都要為躲過(guò)勵(lì)磁涌流整定。勵(lì)磁涌流帶來(lái)的的危害性包括:引發(fā)變壓器的繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)，使變壓器的投運(yùn)頻頻失?。蛔儔浩鞒霈F(xiàn)短路故障切除時(shí)所產(chǎn)生的電壓突增，誘發(fā)變壓器保護(hù)誤動(dòng)，使變壓器各側(cè)負(fù)荷全部停電；電站一臺(tái)變壓器空載接入電源產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流，誘發(fā)鄰近其他電站等正在運(yùn)行的變壓器產(chǎn)生“和應(yīng)涌流”(sympathetic inrush)而誤跳閘，造成大面積停電；數(shù)值很大的勵(lì)磁涌流會(huì)導(dǎo)致變壓器及斷路器因電動(dòng)力過(guò)大受損；誘發(fā)操作過(guò)電壓，損壞電氣設(shè)備；勵(lì)磁涌流中的直流分量導(dǎo)致電流互感器磁路被過(guò)度磁化而大幅降低測(cè)量精度和繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率；勵(lì)磁涌流中的大量諧波對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量造成嚴(yán)重的污染。造成電網(wǎng)電壓驟升或驟降，影響其他電氣設(shè)備正常工作。
[0004]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的包含變壓器的供電網(wǎng)絡(luò)，其中A表示市電電源，B表示斷路器，C表示變壓器，D表示負(fù)載。這種供電網(wǎng)絡(luò)在開(kāi)始上電時(shí)，會(huì)出現(xiàn)變壓器磁芯飽和現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致變壓器的初級(jí)流過(guò)很大的勵(lì)磁涌流，這樣會(huì)導(dǎo)致斷路器脫開(kāi)，而且會(huì)導(dǎo)致合閘處的機(jī)械開(kāi)關(guān)打火，所以，經(jīng)過(guò)會(huì)有多次合閘脫開(kāi)現(xiàn)象，這樣會(huì)給電路元器件帶來(lái)?yè)p害，為了解決該問(wèn)題，已有的技術(shù)提出了一種跟蹤電壓相位從正弦波90度角度處合閘消除勵(lì)磁涌流，但是，該技術(shù)還存在著一定缺陷，具體為:若不知道上次斷電的時(shí)刻，就會(huì)無(wú)法確定變壓器中磁場(chǎng)的剩磁方向，無(wú)法判斷從哪個(gè)角度合閘最合適。并且這種情況下，從90度角度合閘也可能產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)上面的問(wèn)題，提出了一種新的抑制變壓器勵(lì)磁涌流的裝置，其無(wú)需判斷上次斷電時(shí)的相位角度，采用一種簡(jiǎn)單的電容放電裝置，將變壓器磁場(chǎng)偏離到一個(gè)方向飽和，從而人為給定剩磁方向，然后再選擇過(guò)零點(diǎn)后l-3ms觸發(fā)繼電器就可以消除勵(lì)磁涌流。
[0006]本實(shí)用新型提供了一種單相勵(lì)磁涌流抑制裝置，包括直流電源(1)，電阻(2)，第一按壓開(kāi)關(guān)⑶和第二按壓開(kāi)關(guān)(4)，電容(6)，變壓器(7)，負(fù)載(8)，交流電源(10)，繼電器(9)，繼電器驅(qū)動(dòng)電路(15)，電壓隔離采樣器(11)，光電耦合器(12)，以及控制電路(13)；其特征在于:直流電源(1)的兩個(gè)輸出端中的一個(gè)連接電阻(2)的一端，電阻(2)的另外一端連接第一按壓開(kāi)關(guān)(3)的一端，第一按壓開(kāi)關(guān)(3)的另外一端分別連接至電容￠)的一端和第二按壓開(kāi)關(guān)(4)的一端，變壓器(7)的初級(jí)線圈的一端分別連接至第二按壓開(kāi)關(guān)(4)另外一端和繼電器(9)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)端中的一端，變壓器(7)的初級(jí)線圈的另外一端分別連接至直流電源(1)的兩個(gè)輸出端中的另外一個(gè)、電容(6)的另外一端以及交流電源(10)的一端，變壓器(7)的次級(jí)線圈的兩個(gè)輸出端連接負(fù)載(8)，繼電器(9)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)端中的另一端連接至交流電源(10)的另一端，同時(shí)，交流電源(10)的兩個(gè)輸出端還連接至電壓隔離采樣器(11)的兩個(gè)輸入端，電壓隔離采樣器(11)的兩個(gè)輸出端連接至光電耦合器(12)的兩個(gè)輸入端，光電耦合器(12)的輸出端連接控制電路(13)，控制電路(13)的輸出端通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)電路(15)連接至繼電器(9)的控制端，其中直流電源1為小功率電源；其中電壓隔離采樣器(11)對(duì)交流電源(10)輸出的交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，光電耦合器(12)將電壓隔離采樣器(11)所采集的電壓信號(hào)變成正半周方波信號(hào)，其中定義上升沿為正半周過(guò)零信號(hào)，下降沿為負(fù)半周過(guò)零信號(hào)，控制電路(13)采集方波信號(hào)，選擇負(fù)半周過(guò)零點(diǎn)后l-3ms后通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)電路(15)觸發(fā)繼電器的控制端，交流電源(10)即可連接到變壓器(7)上。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，所述的直流電源⑴的功率小于等于10W。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的另外一實(shí)施例，所述光電耦合器(12)的工作電流是通過(guò)集電極連接電源電壓正極，發(fā)射極通過(guò)第二電阻(14)接地來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的包括有變壓器的配電網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型的單相勵(lì)磁涌流抑制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3示出了本實(shí)用新型的光電耦合器所采集的正半周的方波信號(hào)；

【具體實(shí)施方式】
[0012]以下在結(jié)合附圖的基礎(chǔ)上對(duì)于本實(shí)用新型的內(nèi)容進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。
[0013]圖1以示意圖的形式示意了現(xiàn)有技術(shù)中的包括有變壓器的供電網(wǎng)絡(luò)，其中包括市電電源A，市電電源A通過(guò)導(dǎo)線與變壓器C的初級(jí)線圈連接，在市電電源A與變壓器C之間設(shè)置有斷路器B，用于在意外出現(xiàn)時(shí)對(duì)于供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù)，負(fù)載D通過(guò)導(dǎo)線與變壓器C的次級(jí)線圈連接。對(duì)于這樣的供電網(wǎng)絡(luò)，正如【背景技術(shù)】中提到的，這種供電網(wǎng)絡(luò)在開(kāi)始上電時(shí)，會(huì)出現(xiàn)變壓器磁芯飽和現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致變壓器的初級(jí)流過(guò)很大的勵(lì)磁涌流，這樣會(huì)導(dǎo)致斷路器脫開(kāi)，而且會(huì)導(dǎo)致合閘處的機(jī)械開(kāi)關(guān)打火，所以，經(jīng)過(guò)會(huì)有多次合閘脫開(kāi)現(xiàn)象，這樣會(huì)給電路元器件帶來(lái)?yè)p害，為了解決該問(wèn)題，已有的技術(shù)提出了一種跟蹤電壓相位從正弦波90度角度處合閘消除勵(lì)磁涌流，但是，該技術(shù)還存在著一定缺陷，具體為:若不知道上次斷電的時(shí)刻，就會(huì)無(wú)法確定變壓器中磁場(chǎng)的剩磁方向，無(wú)法判斷從哪個(gè)角度合閘最合適。并且這種情況下，從90度角度合閘也可能產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。為了解決這些技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型特提出了一種新型的抑制變壓器勵(lì)磁涌流的裝置，下面在結(jié)合圖2和圖3的基礎(chǔ)上對(duì)本實(shí)用性的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0014]如圖2所示，本實(shí)用新型的單相勵(lì)磁涌流抑制裝置包括一個(gè)直流電源1，兩個(gè)電阻2和14，兩個(gè)按壓開(kāi)關(guān)3和4，一個(gè)電容6，一個(gè)變壓器7，一個(gè)負(fù)載8，一個(gè)交流電源10，一個(gè)繼電器9，一個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)電路15，一個(gè)電壓隔離采樣器11，一個(gè)光電耦合器12，以及一個(gè)控制電路13 ;其中直流電源1的兩個(gè)輸出端中的一個(gè)連接第一電阻2的一端，第一電阻2的另外一端連接第一按壓開(kāi)關(guān)3的一端，第一按壓開(kāi)關(guān)3的另外一端分別連接至電容6的一端和第二按壓開(kāi)關(guān)4的一端，變壓器7的初級(jí)線圈的一端分別連接至第二按壓開(kāi)關(guān)4的另外一端和繼電器9的兩個(gè)開(kāi)關(guān)端中的一端，變壓器7的初級(jí)線圈的另外一端分別連接至直流電源1的兩個(gè)輸出端中的另外一個(gè)、電容6的另外一端以及交流電源10的一端，變壓器7的次級(jí)線圈的兩個(gè)輸出端連接負(fù)載8，繼電器的兩個(gè)開(kāi)關(guān)端中的另一端連接至交流電源10的另一端，同時(shí)，交流電源10的兩個(gè)輸出端連接至電壓隔離采樣器11的兩個(gè)輸入端，電壓隔離采樣器11的兩個(gè)輸出端連接至光電耦合器12的兩個(gè)輸入端，光電耦合器的輸出端連接控制電路13，控制電路13的輸出端通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)電路15連接至繼電器9的控制端，其中直流電源1為小功率電源，其功率小于10W，其中光電耦合器12工作電流是通過(guò)集電極連接電源電壓正極，發(fā)射極通過(guò)第二電阻14接地來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這屬于本領(lǐng)域公知的技術(shù)，在此不再進(jìn)行贅述。
[0015]下面來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型勵(lì)磁涌流抑制裝置的工作原理和過(guò)程。工作時(shí)，首先閉合按壓開(kāi)關(guān)3，直流電源1通過(guò)電阻2給電容6充電，充電結(jié)束后斷開(kāi)按壓開(kāi)關(guān)3，然后閉合按壓開(kāi)關(guān)4，電容6向變壓器7的初級(jí)放電，電容6儲(chǔ)存的電量足以令變壓器7飽和，由于直流電源1為小功率電源，10w以內(nèi)小功率電源，簡(jiǎn)單方便。按壓開(kāi)關(guān)3斷開(kāi)，閉合按壓開(kāi)關(guān)4，電容6向變壓器放電的過(guò)程僅是一個(gè)電容放電的過(guò)程，能量很小，安全可靠，變壓器7飽和以后斷開(kāi)按壓開(kāi)關(guān)4，剩磁即為已知，這時(shí)就可以選擇市電電壓(也即交流電源10)閉合的相位角，從負(fù)半周過(guò)零點(diǎn)后l-3ms開(kāi)始，此時(shí)由電壓隔離采樣器11所采集的市電電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)光電耦合器12變成正半周方波信號(hào)，其中定義上升沿為正半周過(guò)零信號(hào)，下降沿為負(fù)半周過(guò)零信號(hào)，控制電路13采集方波信號(hào)，選擇負(fù)半周過(guò)零點(diǎn)后l-3ms通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)電路15觸發(fā)繼電器的控制端，市電即可接到變壓器7上。市電接入時(shí)，變壓器是退出飽和的過(guò)程，不會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。其中將所采集的市電電壓信號(hào)變?yōu)檎胫艿姆讲ㄐ盘?hào)如圖3所示，也即只保留市電正弦波的正半周信號(hào)，并將其變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)。
[0016]以上關(guān)于本是實(shí)用新型的說(shuō)明均是以特定的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明的，但是這并不能作為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可預(yù)知的合理變形均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單相勵(lì)磁涌流抑制裝置，包括直流電源(1)，電阻(2)，第一按壓開(kāi)關(guān)(3)和第二按壓開(kāi)關(guān)(4)，電容(6)，變壓器(7)，負(fù)載(8)，交流電源(10)，繼電器(9)，繼電器驅(qū)動(dòng)電路(15)，電壓隔離采樣器(11)，光電耦合器(12)，以及控制電路(13);其特征在于:直流電源(1)的兩個(gè)輸出端中的一個(gè)連接電阻(2)的一端，電阻(2)的另外一端連接第一按壓開(kāi)關(guān)(3)的一端，第一按壓開(kāi)關(guān)(3)的另外一端分別連接至電容(6)的一端和第二按壓開(kāi)關(guān)(4)的一端，變壓器(7)的初級(jí)線圈的一端分別連接至第二按壓開(kāi)關(guān)(4)另外一端和繼電器(9)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)端中的一端，變壓器(7)的初級(jí)線圈的另外一端分別連接至直流電源(1)的兩個(gè)輸出端中的另外一個(gè)、電容(6)的另外一端以及交流電源(10)的一端，變壓器(7)的次級(jí)線圈的兩個(gè)輸出端連接負(fù)載(8)，繼電器(9)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)端中的另一端連接至交流電源(10)的另一端，同時(shí)，交流電源(10)的兩個(gè)輸出端還連接至電壓隔離采樣器(11)的兩個(gè)輸入端，電壓隔離采樣器(11)的兩個(gè)輸出端連接至光電耦合器(12)的兩個(gè)輸入端，光電耦合器(12)的輸出端連接控制電路(13)，控制電路(13)的輸出端通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)電路(15)連接至繼電器(9)的控制端，其中直流電源1為小功率電源；其中電壓隔離采樣器(11)對(duì)交流電源(10)輸出的交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，光電耦合器(12)將電壓隔離采樣器(11)所采集的電壓信號(hào)變成正半周方波信號(hào)，其中定義上升沿為正半周過(guò)零信號(hào)，下降沿為負(fù)半周過(guò)零信號(hào)，控制電路(13)采集方波信號(hào)，選擇負(fù)半周過(guò)零點(diǎn)后l-3ms后通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)電路(15)觸發(fā)繼電器的控制端，交流電源(10)即可連接到變壓器(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的單相勵(lì)磁涌流抑制裝置，其特征在于:所述的直流電源(1)的功率小于等于10W。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的單相勵(lì)磁涌流抑制裝置，其特征在于:所述光電耦合器(12)的工作電流是通過(guò)集電極連接電源電壓正極，發(fā)射極通過(guò)第二電阻(14)接地來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
【文檔編號(hào)】H02H9/02GK204167890SQ201420652285
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】邵麟, 崔保艷, 章勇, 鄭剛, 許靈, 唐桂花 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司合肥供電公司, 國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院