一种抑制直流和杂散谐波电流进入变压器中性点的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种抑制交流变压器中性点直流和杂散谐波电流的装置，包括杂散谐波电流抑制装置、隔直电容器、非线性电阻、旁路保护装置和第一电流互感器；隔直电容器的一端连接至交流变压器中性点，另一端连接至杂散谐波电流抑制装置的输出端正极；非线性电阻的一端连接隔直电容器的一端，另一端连接至抑制装置的输出端负极；旁路保护装置与非线性电阻并联连接；第一电流互感器连接在抑制装置的输出端负极。由于目前中性点电流成含有直流分量和交流分量，本发明专利技术通过隔直电容器隔离中性点电流中的直流分量进入变压器，通过杂散谐波电流抑制装置隔离中性点电流中的交流谐波分量进入变压器，进而减小流入变压器中性点的中性点电流，从而抑制变压器直流偏磁。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制直流和杂散谐波电流进入变压器中性点的装置
本专利技术属于电力系统领域，更具体地，涉及一种抑制直流和杂散谐波电流进入变压器中性点的装置。
技术介绍
变压器直流偏磁问题最早起源于地磁风暴，当磁暴发生时，在变化的地球磁场作用下，在土壤电阻率较高的地区可以引发每公里几伏到十几伏，持续时间在几分钟到几小时的地面电势，在电力系统中产生感应电流，进而导致变压器出现直流偏磁现象。随后随着我国西电东送、全国联网战略逐步实施，超特高压直流输电线路输送能力不断增强，当直流输电因为各种原因采用不对称运行方式和单极运行方式是，会产生巨大的入地电流(几百安甚至上千安)从输电线路接地一侧流入地下，以大地为回路，再从另一侧流入电网系统，导致变压器出现直流偏磁。同时近些年来中国许多大型城市都开始进行城市轨道交通建设，随着轨道交通的兴起相关大量的研究表明轨道交通的轨道与大地之间难以做到完全绝缘，导致有一部分的电流在钢轨和大地绝缘较差的地方泄露流入大地，形成中性点电流。该部分中性点电流除了含有直流分量外还含有交流分量，该部分杂散电通过变压器中性点流入交流电网导致变压器直流偏磁的问题日益复杂。目前抑制交流变压器直流偏磁方案大致分为三类。第一类是反向注入电流法；第二类是中性点串联电阻法；第三类是中性点串电容法。目前第三类方法中性点串电容法由于控制相对简单，成本相对较低在变压器中性点直流偏磁问题上得到了较为广泛的应用，但传统意义上的中性点串电容法基于目前中性点电流来源和成分复杂已经无法取得良好的抑制中性点电流进入变压器中性点的效果，其主要原因是目前中性点电流中的杂散谐波分量无法通过电容器得到有效的抑制。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种抑制直流和杂散谐波电流进入变压器中性点的装置，旨在解决现有技术的中性点电流中的杂散谐波分量无法通过电容器得到有效抑制的问题。本专利技术提供了一种抑制直流和杂散谐波电流进入变压器中性点的装置，包括：杂散谐波电流抑制装置、隔直电容器、非线性电阻、旁路保护装置和第一电流互感器；隔直电容器的一端连接至交流变压器中性点，隔直电容器的另一端连接至所述杂散谐波电流抑制装置的输出端正极；杂散谐波电流抑制装置的输入端用于连接三相交流系统的输出端；非线性电阻的一端连接至隔直电容器的一端，非线性电阻的另一端连接至杂散谐波电流抑制装置的输出端负极；旁路保护装置与非线性电阻并联连接；第一电流互感器连接在杂散谐波电流抑制装置的输出端负极。更进一步地，杂散谐波电流抑制装置包括：包括：联动开关K2、第二非线性电阻R2、隔离变压器、DC/AC变换器、滤波电容器和AC/DC变换器；所述隔离变压器一次侧一端用于连接所述隔直电容器，所述隔离变压器一次侧另一端接地；所述第二非线性电阻R2并联连接至所述隔离变压器二次侧的两端，所述隔离变压器二次侧还连接至所述DC/AC变换器的交流侧，所述DC/AC变压器的直流侧连接至所述AC/DC变换器的直流侧，所述滤波电容器并联连接在所述DC/AC变压器的直流侧，所述AC/DC变换器的交流侧通过所述联动开关K2连接至三相交流系统。更进一步地，旁路保护装置包括n个旁路保护单元，依次并联在所述非线性电阻的两端。更进一步地，旁路保护单元包括：第一晶闸管SCR11，第二晶闸管SCR12和限流电抗；限流电抗的一端连接至交流变压器中性点，限流电抗的另一端连接至第一晶闸管SCR11的阳极和第二晶闸管SCR12的阴极；第一晶闸管SCR11的阴极和第二晶闸管SCR12的阳极均接地；第一晶闸管SCR11的控制极和第二晶闸管SCR12的控制极均连接至外部控制电路的控制信号输出端。旁路保护单元可以为保护隔直电容器不会被暂态高压击穿和避免交流变压器中性点电位升高后威胁其安全运行的任何含有电力电子开关或机械开关的拓扑结构。更进一步地，旁路保护单元包括：第一晶体管IGBT11、第二晶体管IGBT12、限流电抗和放电电阻；限流电抗的一端连接至所述交流变压器中性点，所述限流电抗的另一端连接至所述第一晶体管IGBT11的漏极，所述第一晶体管IGBT11的源极连接至所述第二晶体管IGBT12的源极，所述第二晶体管IGBT12的漏极接地，所述第一晶体管IGBT11的栅极和所述第二晶体管IGBT12的栅极均连接外部的控制信号；放电电阻的一端连接至所述第一晶体管IGBT11的漏极，放电电阻的另一端连接至所述第二晶体管IGBT12的漏极。更进一步地，杂散谐波电流抑制装置还包括：AC/DC变换器控制单元和DC/AC变换器控制单元；所述AC/DC变换器控制单元为所述AC/DC变换器提供用于控制其导通或关断的控制信号；所述DC/AC变换器控制单元为所述DC/AC变换器提供用于控制其导通或关断的控制信号。非线性电阻用于保护旁路保护单元中电子电子器件，防止电力电子器件在关断瞬间产生的高电压损坏电力电子器件。更进一步地，DC/AC变换器控制单元包括：依次连接的电流采样分析单元、谐波分析单元和控制信号输出单元，所述电流采样分析单元用于采样中性点电流并判断采样信号是否正确，如果采样正确则将运算结果输送到谐波分析单元，如果采样错误则请求人工服务；所述谐波分析单元用于将采样的中性点电流进行分析得出所需要抑制的谐波电流大小；所述控制信号输出单元用于将所需抑制谐波电流转换为DC/AC变换器电力电子器件的开通与关断信号并输出该信号。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于加入了杂散谐波电流抑制装置，通过杂散谐波抑制装置输出方向相反、大小相等的中性点电流中交流分量，使中性点电流的交流分量被杂散谐波抑制装置抵消，从而能够取得抑制中性点电流中交流成分的有益效果。附图说明图1是本专利技术抑制交流变压器中性点直流和杂散谐波电流装置的结构示意图；图2是本专利技术抑制交流变压器中性点直流和杂散谐波电流装置中杂散谐波电流抑制装置的结构示意图；图3是本专利技术抑制交流变压器中性点直流和杂散谐波电流装置中杂散谐波电流抑制装置的一种典型实例；图4是本专利技术抑制交流变压器中性点直流和杂散谐波电流装置中DC/AC变换器控制单元的具体功能模块单元。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术具体是涉及到一种抑制交流变压器中性点直流和杂散谐波电流流入的装置；可以改善由直流和杂散谐波电流通过变压器中性点流入交流变压器导致变压器噪声变大、机械振动加剧、发热和谐波损耗增加等状况。本专利技术针对于轨道交通发达的城市区域设计出一种抑制直流和杂散谐波电流进入变压器中性点的装置。目前由轨道交通产生的中性点电流成分复杂，该装置通过分别抑制直流分量和谐波分量达到减小中性点电流对变压器影响的效果。本专利技术采用变压器中性点串联隔直电容器和杂散谐波电流抑制装置，外加旁路保护装置和非线性电阻的方案抑制交流变压器中性点直流偏磁。旁路保护装置可以采用机械开关或电力电子开关，用于保护隔直电容器不会被暂态高压击穿和避免交流变压器中性点电位升高后威胁其安全运行。非线性电阻用于保护旁路保护装置中的电力电子器件，防止电力电子器件在关断瞬间产生的高电压损坏电力电子器件。本专利技术提供了一种抑制交流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制直流和杂散谐波电流进入变压器中性点的装置，其特征在于，包括：杂散谐波电流抑制装置、隔直电容器、非线性电阻、旁路保护装置和第一电流互感器；所述隔直电容器的一端连接至交流变压器中性点，所述隔直电容器的另一端连接至所述杂散谐波电流抑制装置的输出端正极；所述杂散谐波电流抑制装置的输入端用于连接三相交流系统的输出端；所述非线性电阻的一端连接至所述隔直电容器的一端，所述非线性电阻的另一端连接至所述杂散谐波电流抑制装置的输出端负极；所述旁路保护装置与所述非线性电阻并联连接；所述第一电流互感器连接在所述杂散谐波电流抑制装置的输出端负极。

【技术特征摘要】
1.一种抑制直流和杂散谐波电流进入变压器中性点的装置，其特征在于，包括：杂散谐波电流抑制装置、隔直电容器、非线性电阻、旁路保护装置和第一电流互感器；所述隔直电容器的一端连接至交流变压器中性点，所述隔直电容器的另一端连接至所述杂散谐波电流抑制装置的输出端正极；所述杂散谐波电流抑制装置的输入端用于连接三相交流系统的输出端；所述非线性电阻的一端连接至所述隔直电容器的一端，所述非线性电阻的另一端连接至所述杂散谐波电流抑制装置的输出端负极；所述旁路保护装置与所述非线性电阻并联连接；所述第一电流互感器连接在所述杂散谐波电流抑制装置的输出端负极。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述杂散谐波电流抑制装置包括：包括：联动开关K2、第二非线性电阻R2、隔离变压器、DC/AC变换器、滤波电容器和AC/DC变换器；所述隔离变压器一次侧一端用于连接所述隔直电容器，所述隔离变压器一次侧另一端接地；所述第二非线性电阻R2并联连接至所述隔离变压器二次侧的两端，所述隔离变压器二次侧还连接至所述DC/AC变换器的交流侧，所述DC/AC变压器的直流侧连接至所述AC/DC变换器的直流侧，所述滤波电容器并联连接在所述DC/AC变压器的直流侧，所述AC/DC变换器的交流侧通过所述联动开关K2连接至三相交流系统。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，旁路保护装置包括n个旁路保护单元，依次并联在所述非线性电阻的两端。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述旁路保护单元包括：第一晶闸管SCR11，第二晶闸管SCR12和限流电抗；限流电抗的一端连接至交流变压器中性点，限流电抗的另一端连接至第一晶闸管SCR11的阳极和第二晶闸管SCR12的阴极；第一晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛承雄，王丹，雷子淦，田杰，朱劲力，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42