一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器及船舶岸电系统技术方案

技术编号:19350344 阅读:55 留言:0更新日期:2018-11-07 16:52
本发明专利技术公开了一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器,包括铁芯和三相线圈,三相线圈绕在铁芯上,并且产生的磁路相互导通,三相线圈产生的磁通方向相同,三相线圈的输入端分别连接岸电系统变频器的三相输出端,三相线圈的输出端分别连接船舶变压器的三相输入端。同时也公开了包括该变压器涌流限制器的船舶岸电系统。本发明专利技术能够快速并有效抑制变压器空载合闸时造成的励磁涌流,能够对岸电系统不对称短路电流有抑制作用,避免短路电流过大造成阀侧闭锁。

【技术实现步骤摘要】
一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器及船舶岸电系统
本专利技术涉及一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器及船舶岸电系统,属于电工

技术介绍
船舶在到、靠港期间采用燃油发电辅机对负荷供电,会产生大量燃油废气排放,给港口带来较严重的空气、水域污染问题,环境保护及可持续发展的压力较大。岸电系统是指船舶到港、靠港期间替代船舶发电辅机的电能供给系统,提供船舶在港期间其泵组、通风、照明、通讯等其他负荷所需的电力。船舶靠港采用岸电供能,对减少区域环境污染、降低靠港船舶用能成本和提高能源利用效率具有重大意义,是港口节能减排的有效途径之一。目前远洋深海大型船舶大多采用60Hz的电制,因此此类船舶在停靠国内港口使用岸电时,需要采用变频器将50Hz电转换成60Hz电。在船岸连接过程中,船上变压器空载合闸时会出现励磁涌流现象,涌流幅值可达到变压器额定电流的几倍至十几倍,电流大小远超变频器阀组的最大通流能力,严重影响岸电安全稳定运行。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器及船舶岸电系统,有效抑制变压器空载合闸时造成的励磁涌流。为了解决上述技术问题,本专利技术所采用的技术方案是:一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器,包括铁芯和三相线圈,三相线圈绕在铁芯上,并且产生的磁路相互导通,三相线圈产生的磁通方向相同,三相线圈的输入端分别连接岸电系统变频器的三相输出端,三相线圈的输出端分别连接船舶变压器的三相输入端。三相线圈按相同方向绕在铁芯上。三相线圈的匝数相同。所述变压器涌流限制器,在没有励磁涌流时,三相电流矢量之和为零。所述变压器涌流限制器,在没有励磁涌流时,铁芯工作在非饱和线性区。所述变压器涌流限制器,在没有励磁涌流时,各相线圈电抗小于阈值A1。所述变压器涌流限制器,在产生励磁涌流时,三相电流矢量之和不为零。所述变压器涌流限制器,在产生励磁涌流时,各相线圈电抗大于阈值B1。所述变压器涌流限制器安装在变频器侧。一种船舶岸电系统,包括变频器,还包括所述的变压器涌流限制器,变压器涌流限制器的三相输入端连接变频器的三相输出端,变压器涌流限制器的三相输出端连接船舶变压器的三相输入端。本专利技术所达到的有益效果:1、在产生励磁涌流时,对于变压器,各相磁路的饱和时间不同,各线路上的电流矢量之和不为零,本专利技术三相线圈上的电流矢量之和不为零,各相线圈电抗很大,能够快速并有效抑制变压器空载合闸时造成的励磁涌流,能够对岸电系统不对称短路电流有抑制作用,避免短路电流过大造成阀侧闭锁;2、本专利技术在没有励磁涌流时,三相电流矢量之和为零,铁芯工作在非饱和线性区,各相线圈电抗很小,保证串入线路时不影响系统运行;3、本专利技术运行损耗低,响应速度快,无需额外的测量设备,在变压器空载合闸瞬间,即可实现涌流抑制。附图说明图1为变压器涌流限制器的结构示意图;图2为变压器涌流限制器接入现有系统的结构图;图3为不采用和采用变压器涌流限制器,变压器空载合闸时三相励磁涌流对比图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案,而不能以此来限制本专利技术的保护范围。一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器,包括铁芯和三相线圈,三相线圈绕在铁芯上,并且产生的磁路相互导通,三相线圈按相同方向绕在铁芯上,三相线圈的匝数相同,三相线圈产生的磁通方向相同。具体结构如图1所示,铁芯采用常见的圆环型铁芯,当然也可使用其他结构的铁芯,如矩形铁芯等,只要保证产生的磁路相互导通即可;三相线圈(即图中的A、B、C相)按相同方向和相同匝数绕在铁芯上。如图2所示,上述变压器涌流限制器在使用时,直接接入岸电系统变频器与船舶变压器之间,所述变压器涌流限制器安装在变频器侧,即三相线圈的输入端分别连接岸电系统变频器的三相输出端,三相线圈的输出端分别连接船舶变压器的三相输入端。A、B、C相实时阻抗Za、Zb、Zc可以表示为:式中,Zoa、Zob、Zoc和Zma、Zmb、Zmc分别为A、B、C三相漏感和互感,NA、NB、NC分别为三相线圈匝数,f为频率,l为磁路长度,μ为磁导率,Ia、Ib、Ic为三相电流,j代表电抗值。变压器涌流限制器正常运行(即没有励磁涌流)时,三相电流矢量之和为零,即Ia+Ib+Ic=0,三相互感为零,漏感可通过调整气隙设计为变频器网侧的滤波电感,铁芯工作在非饱和线性区,各相线圈电抗小于阈值A1,该阈值A1为很小的值,也就是说各相线圈电抗很小,保证串入线路时不影响系统运行。假设变压器空载合闸时,变压器端电压u表示为:u=Umsin(ωt+α)其中,Um为电压幅值;ω为角速度;α为电压初相角。则励磁涌流可表示为:其中,R1、L1表示变压器一次回路的电阻和电感;Rs、Ls表示系统等效内电阻和内电感;L’表示变压器励磁电感,励磁电感与磁路饱和程度有关,磁路饱和时励磁电感很大,磁路不饱和时励磁电感很小;C为常数,大小与合闸瞬间电压相角有关,无物理含义,是对i(t)表达式中三角函数的简化表示。从励磁涌流i(t)表达式可以看出,涌流由直流衰减分量和交流分量组成,直流分量的衰减速度和交流分量的大小都与磁路饱和程度有关,对于三相变压器,各相磁路的饱和时间不同,各线路上的电流矢量之和不为零,即三相线圈上的电流矢量之和不为零,Ia+Ib+Ic≠0,各相线圈电抗大于阈值B1,该阈值B1为很大的值,也就是说各相线圈电抗很大,因此该时变压器涌流限制器能够快速并有效抑制变压器空载合闸时造成的励磁涌流,还能够对岸电系统不对称短路电流有抑制作用,避免短路电流过大造成阀侧闭锁,同时运行损耗低,响应速度快,无需额外的测量设备,在变压器空载合闸瞬间,即可实现涌流抑制。为了进一步验证上述变压器涌流限制器的效果,进行对比仿真试验,仿真结果如图3所示。从图3中可以看出,变压器空载合闸时,变压器A、B、C三相励磁涌流最大幅值分别为80A、40A、40A,采用上述变压器涌流限制器时,变压器A、B、C三相励磁涌流最大幅值分别为45A、20A、22A。可见,上述变压器涌流限制器能够有效抑制变压器空载合闸时产生的励磁涌流。一种船舶岸电系统,包括变频器和上述的变压器涌流限制器,变压器涌流限制器的三相输入端连接变频器的三相输出端,变压器涌流限制器的三相输出端连接船舶变压器的三相输入端。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式,应当指出,对于本
的普通技术人员来说,在不脱离本专利技术技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器,其特征在于:包括铁芯和三相线圈,三相线圈绕在铁芯上,并且产生的磁路相互导通,三相线圈产生的磁通方向相同,三相线圈的输入端分别连接岸电系统变频器的三相输出端,三相线圈的输出端分别连接船舶变压器的三相输入端。

【技术特征摘要】
1.一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器,其特征在于:包括铁芯和三相线圈,三相线圈绕在铁芯上,并且产生的磁路相互导通,三相线圈产生的磁通方向相同,三相线圈的输入端分别连接岸电系统变频器的三相输出端,三相线圈的输出端分别连接船舶变压器的三相输入端。2.根据权利要求1所述的一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器,其特征在于:三相线圈按相同方向绕在铁芯上。3.根据权利要求1所述的一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器,其特征在于:三相线圈的匝数相同。4.根据权利要求1所述的一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器,其特征在于:所述变压器涌流限制器,在没有励磁涌流时,三相电流矢量之和为零。5.根据权利要求1所述的一种用于船舶岸电的变压器涌流限制器,其特征在于:所述变压器涌流限制器,在没有励磁涌流时,铁芯工作在非饱和线性区。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴维宁孙厚涛武迪吕宏水俞拙非骆健侯凯陈璐瑶洪丹
申请(专利权)人:国电南瑞科技股份有限公司南瑞集团有限公司国家电网有限公司国网江苏省电力有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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