专利名称：一种用于单相变压器研究励磁涌流的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于单相变压器研究励磁涌流的方法和装置，属于电力系统应用研究技术领域。
背景技术：
变压器空载运行时，是其一侧绕组(高压或低压)带电，其它绕组开路。绕组中的电流为励磁电流，铁心中的磁通为工作磁通Φπι。当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的稳态磁通最大值为(一 Φπι)。由于铁芯中的磁通不能突变，且合闸前铁芯中磁通为零，则合闸后瞬间也应保持磁通为零。因此，此时刻在铁芯中就出现一个非周期分量的瞬态磁通Φι!·，其幅值为Φπι。这时，铁芯里的总磁通φ应看成两个磁通叠加而成。铁芯中磁通开始为零，到1/2 T时，两个磁通相加达最大值，Φ波形的最大值是接近Φπι的两倍。如果合闸时铁芯中有剩磁Φγ，且ΦΓ的极性与Otr相同。磁通Φ还会更大，超过铁心的饱和磁通Φ8。这种状态使变压器产生瞬时峰值很大的励磁涌流。对大型电力变压器而言，稳态的励磁电流只有额定工作电流的千分之几。这种励磁涌流其幅值可能达到励磁电流的几千倍，达到额定电流的几倍或几十倍。这就使得变压器空载合闸，或断电后恢复电压时，断路器往往动作跳闸，致使电力变压器不能正常及时的投运。保护装置跳闸，同时大的涌流对绕组产生大的电动力，可能引起绕组受力变形损坏等。断开大的励磁涌流可能引起过电压， 其值超过一般电网的操作冲击电压，对变压器的绝缘造成危害。励磁涌流引起铁心过饱和， 由于铁心硅钢片的磁致伸缩效应，变压器振动和噪音会增大，危害变压器。同时，变压器空投产生的励磁涌流，诱发邻近其他电站正在运行的变压器产生“和应涌流”而误跳间，造成大面积停电；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。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于单相变压器研究励磁涌流的方法和装置，用于研究励磁涌流的产生情况，以研究解决单相变压器空载合闸时产生的励磁涌流，引起电力系统的不稳定的问题。本发明的技术方案是
一种用于单相变压器研究励磁涌流的方法，包含如下步骤反向并联的两个晶闸管， 与交流接触器并联后构成复合开关，串入单相变压器一侧绕组的电路中，单相变压器另一侧绕组开路，形成空载状态；通过合分间控制触发板给出触发信号，使晶间管在规定的相位角触发，实现在需要的电压相位角时合闸，不同的电压合闸相位角合闸，会产生不同的涌流值；同时，晶闸管保证第一个周期内电流连续，一个周期后关断晶闸管；交流接触器在晶闸管合闸后的一个周期内合闸成功，保证电流的连续性，由交流接触器实现分闸控制；用示波器或录波仪，配合电流表钳、电压表钳完成对励磁涌流电流的测量。通过复合开关(晶闸管和交流接触器组成)产生导通信号，使试验系统导通，通过触发角不同，可以产生大小不同的励磁涌流值和波形。一种用于单相变压器研究励磁涌流的装置，包含试验系统和试验系统，单相变压器、断路器、晶间管、交流接触器、合分间控制触发板组成试验系统，示波器或录波仪、电流表钳、电压表钳组成测量系统；单相变压器的一侧开路，另一侧连接断路器、晶间管、交流接触器、合分间控制触发板，控制板产生触发脉冲，控制晶间管的导通，产生励磁涌流。所说的晶闸管和交流接触器构成复合开关，晶闸管是反向并联的两个晶闸管，与交流接触器并联后串入电路中，通过合分间控制触发板给出触发信号，使晶间管在规定的相位角触发，实现在需要的电压相位角时合闸，不同的电压合闸相位角合闸，会产生不同的涌流值；同时，晶闸管保证第一个周期内电流连续，一个周期后关断晶闸管，交流接触器在晶闸管合闸后的一个周期内合闸成功，保证电流的连续性，由交流接触器实现分闸控制。测量系统的示波器或录波仪，配合电流表钳、电压表钳完成对励磁涌流电流的测量。本发明适合在试验室内完成相关的研究任务，脱离大型电力系统不安全、不适合研究的场所。本发明的有益效果是1、励磁涌流的峰值可控；通过控制晶闸管的导通交，可以控制励磁涌流的大小。2、在低电压的安全条件下，模拟电力系统励磁涌流的状况，分析各种励磁涌流工况。3、形成可读取数据的励磁涌流波形，可与计算结果进行比较，便于计算与试验的比对验证，保证研究工作的正确性、可靠性。
图1为本发明实施例示意图； 图2为本发明触发电路的原理图3为本发明产生的励磁涌流效果图中单相变压器1、断路器2、晶闸管3、合分闸控制触发板4、交流接触器5、单片机控制核心11、过零检测单元12、通讯单元13、驱动模块14、继电器15、脉冲变压器16。
具体实施例方式下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。一种用于单相变压器研究励磁涌流的方法，包含如下步骤反向并联的两个晶闸管，与交流接触器并联后构成复合开关，串入单相变压器的一侧的电路中，单相变压器另一侧绕组开路，形成空载状态；通过合分间控制触发板给出触发信号，使晶间管在规定的相位角触发，实现在需要的电压相位角时合闸，不同的电压合闸相位角合闸，会产生不同的涌流值；同时，晶闸管保证第一个周期内电流连续，一个周期后关断晶闸管；交流接触器在晶闸管合闸后的一个周期内合闸成功，保证电流的连续性，由交流接触器实现分闸控制；用示波器或录波仪，配合电流表钳、电压表钳完成对励磁涌流电流的测量。通过复合开关(晶闸管和交流接触器组成)产生导通信号，使试验系统导通，通过触发角不同，可以产生大小不同的励磁涌流值和波形。一种用于单相变压器研究励磁涌流的装置，包含试验系统和测量系统，单相变压器1、断路器2、晶间管3、交流接触器5、合分间控制触发板4组成试验系统，示波器或录波仪、电流表钳、电压表钳组成测量系统；单相变压器的一侧绕组开路，另一侧绕组连接断路器、晶间管、交流接触器、合分间控制触发板，控制板产生触发脉冲，控制晶间管的导通，产生励磁涌流。所说的晶闸管和交流接触器构成复合开关，晶闸管是反向并联的两个晶闸管，与交流接触器并联后串入电路中，通过合分间控制触发板给出触发信号，使晶间管在规定的相位角触发，实现在需要的电压相位角时合闸，不同的电压合闸相位角合闸，会产生不同的涌流值；同时，晶闸管保证第一个周期内电流连续，一个周期后关断晶闸管，交流接触器在晶闸管合闸后的一个周期内合闸成功，保证电流的连续性，由交流接触器实现分闸控制。测量系统的示波器或录波仪，配合电流表钳、电压表钳完成对励磁涌流电流的测量。合分闸控制触发板板通过串口通讯与计算机连接。参照附图2，合分间控制触发板包括单片机控制核心、过零检测单元、通讯单元、 驱动模块、继电器和脉冲变压器，与单片机控制核心连接三个驱动模块，分别连接继电器和两反向并联的两个晶闸管，继电器的节点控制交流接触器；通讯单元通过串口通讯与计算机连接。在实施例中，断路器先合闸，保证系统只受负荷开关控制合闸和分闸。对正向导通的晶闸管进行不同触发角的控制，反向导通的晶闸管电压过零时刻触发，保证完成电流的续流工作，使励磁涌流正常通过晶闸管，共同完成第一个周期的产生励磁涌流。通过对交流接触器延时合闸时间的研究，提前给出交流接触器的合闸信号，保证在励磁涌流发生的第一个周期内，交流接触器合闸成功，关断晶闸管，后续的励磁涌流从交流接触器通过。
权利要求
1.一种用于单相变压器研究励磁涌流的方法，其特征在于包含如下步骤反向并联的两个晶间管，与交流接触器并联后构成复合开关，串入单相变压器一侧绕组的电路中，单相变压器另一侧绕组开路，形成空载状态；通过合分间控制触发板给出触发信号，使晶间管在规定的相位角触发，实现在需要的电压相位角时合闸，不同的电压合闸相位角合闸，会产生不同的涌流值；同时，晶闸管保证第一个周期内电流连续，一个周期后关断晶闸管；交流接触器在晶闸管合闸后的一个周期内合闸成功，保证电流的连续性，由交流接触器实现分闸控制；用示波器或录波仪，配合电流表钳、电压表钳完成对励磁涌流电流的测量。
2.根据权利要求1所述之一种用于单相变压器研究励磁涌流的方法，其特征在于通过复合开关产生导通信号，使试验系统导通，通过触发角不同，可以产生大小不同的励磁涌流值和波形。
3.一种用于单相变压器研究励磁涌流的装置，其特征在于包含试验系统和试验系统，单相变压器(1)、断路器(2 )、晶闸管(3 )、交流接触器(5 )、合分闸控制触发板(4 )组成试验系统，示波器或录波仪、电流表钳、电压表钳组成测量系统；单相变压器的一侧绕组开路， 另一侧绕组连接断路器、晶间管、交流接触器、合分间控制触发板，控制板产生触发脉冲，控制晶闸管的导通，产生励磁涌流。
4.根据权利要求3所述之一种用于单相变压器研究励磁涌流的设备，其特征在于所说的晶闸管和交流接触器构成复合开关，晶闸管是反向并联的两个晶闸管，与交流接触器并联后串入电路中，通过合分闸控制触发板给出触发信号，使晶闸管在规定的相位角触发，实现在需要的电压相位角时合闸，不同的电压合闸相位角合闸，会产生不同的涌流值；同时， 晶闸管保证第一个周期内电流连续，一个周期后关断晶闸管，交流接触器在晶闸管合闸后的一个周期内合闸成功，保证电流的连续性，由交流接触器实现分闸控制。
5.根据权利要求3或4所述之一种用于单相变压器研究励磁涌流的设备，其特征在于测量系统的示波器或录波仪，配合电流表钳、电压表钳完成对励磁涌流电流的测量。
6.根据权利要求3或4所述之一种用于单相变压器研究励磁涌流的设备，其特征在于合分间控制触发板包括单片机控制核心、过零检测单元、通讯单元、驱动模块、继电器和脉冲变压器，与单片机控制核心连接三个驱动模块，分别连接继电器和两反向并联的两个晶闸管，继电器的节点控制交流接触器；通讯单元通过串口通讯与计算机连接。
全文摘要
本发明涉及一种用于单相变压器研究励磁涌流的方法和装置，属于电力系统应用研究技术领域。技术方案是包含试验系统和测量系统，单相变压器(1)、断路器(2)、晶闸管(3)、交流接触器(5)、合分闸控制触发板(4)组成试验系统，示波器或录波仪、电流表钳、电压表钳组成测量系统。本发明的有益效果是励磁涌流的峰值可控；通过控制晶闸管的导通交，可以控制励磁涌流的大小。在低电压的安全条件下，模拟电力系统励磁涌流的状况，分析各种励磁涌流工况。形成可读取数据的励磁涌流波形，可与计算结果进行比较，便于计算与试验的比对验证，保证研究工作的正确性、可靠性。
文档编号H02H7/04GK102412559SQ20111044358
公开日2012年4月11日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者刘兰荣, 刘涛, 张晓光, 王伟, 胡启凡, 赵志强 申请人:保定天威集团有限公司