用于减小在三相变压器的铁心中的单向磁通量分量的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于减小在三相变压器的铁心中的单向磁通量分量的设备，包括‑至少一个补偿绕组（K1、K2），所述补偿绕组（K1、K2）与三相变压器的铁心磁耦合，‑开关单元（T），所述开关单元（T）以电的方式在电流通路中与补偿绕组（K1、K2）串联地布置，以便将电流（I_DC）馈入到所述补偿绕组中，所述电流的作用与单向通量分量是相反的，和‑用于限制电流的装置（L1、L2），所述装置（L1、L2）以电的方式在电流通路中与补偿绕组（K1、K2）串联地布置。本发明专利技术的特征在于，两个补偿绕组（K1、K2）被设置在三相变压器的铁心的分别不同的柱处，以便获得单向磁通量分量的较大的减小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于减小在三相变压器的铁心中的单向磁通量分量的设备，包括至少一个补偿绕组，所述补偿绕组与三相变压器的铁心磁耦合；开关单元，所述开关单元以电的方式在电流通路中与补偿绕组串联地布置，以便将电流馈入到补偿绕组中，所述电流的作用与单向通量分量是相反的（entgegengerichtet）；和用于限制电流的装置，所述装置以电的方式在电流通路中与补偿绕组串联地布置，以及涉及用于运行这样的设备的方法。
技术介绍
在如在能量分布网络中所使用的电变压器中，可能发生直流电流到初级绕组或者次级绕组中的不期望的馈入。这样的直流电流馈入（以下也被称作DC分量）例如可能由如目前在操控电驱动装置时或者也在无功功率补偿时所使用的电子结构组件引起。另一原因可能是所谓的“地磁感应电流（GeomagneticallyInducedCurrent）”（GIC）。DC分量在变压器的铁心中导致单向通量分量，所述单向通量分量叠加交变通量。这导致在铁心中磁性材料的非对称调制（Aussteuerung），并且带来一系列的缺点。几安培的直流电流已经可以引起变压器中的局部加热，这可能影响绕组绝缘的寿命。其它的不期望的效果是在变压器运行时的提高的噪声排放，因为现代的变压器铁心具有非常高的磁导率，因此小的直流电流已经足以将变压器铁心在交变电流的半周期中置于饱和。为了减小变压器的运行噪声，已知不同的主动和被动起作用的装置。按照WO2012/041368A1使用在补偿绕组中感应的电压，并且考虑用于补偿干扰性单向磁通量分量。在此，借助于电子开关单元产生补偿电流，其中开关单元的接通例如借助于相位控制遵循预先给定的开关策略。这里，晶闸管开关与限流电抗器串联，以便将补偿电流引入到补偿绕组中。由于所述的措施，变压器的绕组的热载荷以及损耗和噪声较小。在此，用于减小单向磁通量分量的设备能够利用比较简单的装置在使用分立的和/或可编程的模块的情况下被实现。对于补偿电流的产生不需要蓄能器，诸如电池或者电容器，用于产生补偿电流的能量直接地从补偿绕组中提取。由于其简单性，电路装置的可靠性是高的，并且良好地适合于在能量分布网络中变压器的低维护长时间运行。使用范围不仅包括在低压范围或者中压范围中的变压器，而且包括非常高的功率的变压器（功率变压器、HGü（高压直流输电）变压器）。通过使用所述设备既不不益地影响变压器的结构大小，也不不益地影响变压器的安全相关的装置或者其它的设计准则。为了可以利用成本低的标准构件制造用于减小单向磁通量分量的设备，并且为了利用所述设备保持在官方预先给定的电压极限值之内，例如在由低压指令（指令2006/95/EG）规定的电压极限之内，在补偿绕组中的允许的感应电压在实际中被限制到确定的值，在低电压指令的情况下被限制到690V。因为存在的补偿绕组的匝间电压随着三相变压器的额定功率升高，因此补偿绕组的匝数必须被保持得非常小。这可能意味着：利用所述少量的匝仅能产生相对弱的磁场，所述磁场不足以值得一提地减小单向磁通量分量。如果要提高补偿绕组的匝数，那么在一些应用情况下会超过预先给定的最大电压，用于减小单向磁通量分量的设备于是不允许被使用。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提供用于减小在三相变压器的铁心中的单向磁通量分量的设备，所述设备对于给出的补偿绕组允许单向磁通量分量的较大的减小。通过具有专利权利要求1的特征的设备解决所述任务。本专利技术的有利的扩展方案在各自的从属权利要求中被定义。按照权利要求1规定：-两个补偿绕组被设置在三相变压器的铁心的分别不同的柱（Schenkeln）处，-两个补偿绕组彼此串联，-第一补偿绕组的输入端以及第二补偿绕组的输出端分别与单相变压器的两个绕组之一的输入端连接，-单相变压器的绕组的输出端短接，并且通过开关单元与第一补偿绕组的输出端和第二补偿绕组的输入端之间的连接相连接。在此，单相变压器的两个绕组在空载中（当开关单元封锁到补偿绕组的电流通路时）作为感应分压器运行，而在开关单元闭合的情况下，两个绕组对于于是流动的补偿电流用作电抗器。相比于具有仅一个补偿绕组的有关的设备，两个按照本专利技术的补偿绕组于是可以：-要么相同地被实施，其中两个补偿绕组于是具有以前的相同匝数，使得三相变压器的铁心与在仅一个补偿绕组的情况下相比总计被供给更大的补偿电流，-要么两个补偿绕组可以具有较小的匝数，以便仍然获得相同的补偿电流，所述补偿电流按照现有技术利用唯一的补偿绕组被获得。两个补偿绕组通常相同地被构造。单相变压器的两个绕组通常也相同地被构造，所述绕组无论如何必须具有相同的匝数。开关单元可以包含至少一个半导体开关、优选地晶闸管。使用晶闸管的优点在于：晶闸管可以利用电流脉冲被“点火”，也即可以被置于导通状态中。在电网电压的正半波期间，晶闸管直至下一个电流过零点为止具有二极管的特性。电流流动持续时间的结束由晶闸管自身引起，其方式是保持电流不被超过并且晶闸管自动地“清除（l?scht）”，也即转入非导通状态。当然，其它的半导体开关、例如GTO、IGBT晶体管或者其它的开关元件也是可设想的。开关单元可以以有利的方式与控制单元连接，所述控制单元与用于检测单向磁通量分量的测量装置连接。用于检测单向磁通量分量的测量装置例如由WO2012/041368A1已知，所述测量装置在那里包括具有传感器线圈的磁分路部分。所述分路部分布置在变压器的铁心处、例如柱或者邻近磁轭地布置，以便在旁路中引导磁通量的一部分。由所述在分路中引导的磁通量，能够借助于传感器线圈非常容易地获得长时间稳定的传感器信号，所述传感器信号必要时在信号处理后非常良好地映射单向通量分量（DC分量）。测量结果在很大程度上没有漂移并且是长时间稳定的。因为所述探测器基本上由分路部分和在其上布置的传感器线圈组成，所以所述探测器拥有高的可靠性。用于检测单向磁通量分量的测量装置的传感器信号被输送给控制装置。在此，开关单元例如利用调节参量控制，所述调节参量由在控制装置中存在的限时元件预先给定，其中所述限时元件由相位探测器触发，所述相位探测器探测在补偿绕组中感应的电压的相位。限时元件可以是分立的构件或者数字电路的部分。如果调节参量是微处理器的计算运算的结果，那么可以是有利的。在此，微处理器同时也可以被使用用于传感器信号的信号处理。所述开关单元可以例如被这样地操控，使得脉动式直流电流在补偿绕组中被馈入。这具有以下优点：所述脉动式直流电流的算术平均值可以非常简单地按照要补偿的DC分量本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于减小在三相变压器的铁心中的单向磁通量分量的设备，包括：‑至少一个补偿绕组（K1、K2），所述补偿绕组（K1、K2）与三相变压器的铁心磁耦合，‑开关单元（T），所述开关单元（T）以电的方式在电流通路中与补偿绕组（K1、K2）串联地布置，以便将电流（I_DC）馈入到所述补偿绕组中，所述电流的作用于单向通量分量相反，和‑用于限制电流的装置（L1、L2），所述用于限制电流的装置（L1、L2）以电的方式在电流通路中与补偿绕组（K1、K2）串联地布置，其特征在于，‑两个补偿绕组（K1、K2）被设置在三相变压器的铁心的分别不同的柱处，‑所述两个补偿绕组（K1、K2）彼此串联，‑第一补偿绕组（K1）的输入端以及第二补偿绕组（K2）的输出端分别与单相变压器的两个绕组（L1、L2）之一的输入端连接，‑单相变压器的绕组（L1、L2）的输出端短接，并且通过开关单元（T）与第一补偿绕组（K1）的输出端和第二补偿绕组（K2）的输入端之间的连接（X2）连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于减小在三相变压器的铁心中的单向磁通量分量的设备，包括：
-至少一个补偿绕组（K1、K2），所述补偿绕组（K1、K2）与三相变压器的铁心磁耦合，
-开关单元（T），所述开关单元（T）以电的方式在电流通路中与补偿绕组（K1、K2）串联地
布置，以便将电流（I_DC）馈入到所述补偿绕组中，所述电流的作用于单向通量分量相反，和
-用于限制电流的装置（L1、L2），所述用于限制电流的装置（L1、L2）以电的方式在电流
通路中与补偿绕组（K1、K2）串联地布置，其特征在于，
-两个补偿绕组（K1、K2）被设置在三相变压器的铁心的分别不同的柱处，
-所述两个补偿绕组（K1、K2）彼此串联，
-第一补偿绕组（K1）的输入端以及第二补偿绕组（K2）的输出端分别与单相变压器的两
个绕组（L1、L2）之...

【专利技术属性】
技术研发人员：P哈姆伯格，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE