用于变压器空载合闸的励磁涌流抑制装置、系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于变压器空载合闸的励磁涌流抑制装置，包括：分别与剩余磁通检测系统电连接的电压传感器、电流传感器，剩余磁通检测系统分别与控制器、快速真空断路器依次电连接；所述的剩余磁通检测系统通过计算得到精确的剩余磁通和预期合闸角，所述的控制器根据计算所得剩余磁通，进行合/分闸时刻计算、完成合/分闸动作。本发明专利技术还涉及一种变压器空载合闸的试验系统、一种变压器空载合闸的试验方法。本发明专利技术可在工厂内完成35‑110kV变压器的空载合闸试验；可最大限度地减小励磁涌流的影响；可提前发现变压器绕组绕组绝缘和OLTC绝缘的弱点；本发明专利技术结构简单、经济成本低、推广前景广泛。

Inrush current suppression device, system and method for transformer no-load closing

The invention relates to an inrush current suppression device for no-load closing of transformer, which includes: voltage sensor and current sensor respectively electrically connected with the residual flux detection system, residual flux detection system respectively electrically connected with controller and fast vacuum circuit breaker successively; the residual flux detection system obtains accurate residual flux and expected closing angle through calculation According to the calculated residual flux, the controller calculates the closing / opening time and completes the closing / opening action. The invention also relates to a test system of transformer no-load closing and a test method of transformer no-load closing. The invention can complete the no-load closing test of 35 \u2011 110kV transformer in the factory; can minimize the impact of magnetizing inrush current; can discover the weakness of transformer winding insulation and OLTC insulation in advance; the invention has simple structure, low economic cost and wide promotion prospect.

【技术实现步骤摘要】
用于变压器空载合闸的励磁涌流抑制装置、系统及方法
本专利技术属于电力变压器试验测试
，具体涉及一种适用于35-110kV电力变压器空载合闸试验的励磁涌流抑制装置、变压器空载合闸试验系统及方法。
技术介绍
变压器空载合闸试验为变压器现场交接的例行试验项目，由于试验设备的限制，设备厂家通常无法进行变压器产品的空载合闸试验，这对变压器的绝缘考核存在一定的漏洞。进行空载合闸时，需要经历一个过渡过程，才能稳定到空载运行状态。空载合闸过程主要是变压器磁通变化的过渡过程，在过渡过程中会产生较大的励磁涌流，励磁涌流最大可达额定电流的6-8倍。在空载合闸试验中，需要切除空载变压器，由于空载电流很小，用断路器切除空载电流时，空载电流可以在没有过零点时就被切断，断路器发生截留现象。此时变压器电感中较大的磁场能量不能突变为零，智能转换成变压器电容中的电场能量，从而使变压器产生切除空载变压器的过电压，这种操作过电压简称切空变过电压，空载合闸试验考核了变压器的绝缘和绝缘能否承受切空变过电压。变压器空载合闸试验过程中会产生过电流和过电压，因此空载合闸试验一方面是检验变压器继电保护是否误动，另一方面对暴露变压器绕组绝缘和OLTC绝缘的弱点有一定的作用。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于变压器空载合闸的励磁涌流抑制装置，它配备双断口快速真空开关，通过相位选择实现降低合闸瞬间励磁涌流的装置，确保空载试验合闸的完成，该设备解决了试验厂家无法进行空载合闸试验问题；同时利用30000kVA同步发电机组提供动力电源、使用63MVA中间变升压、使用合闸断路器调节合闸相位，通过该试验系统从而实现空载合闸的试验目的。本专利技术所采用的技术方案如下：用于变压器空载合闸的励磁涌流抑制装置，包括：分别与剩余磁通检测系统电连接的电压传感器、电流传感器，剩余磁通检测系统分别与控制器、快速真空断路器依次电连接；所述的剩余磁通检测系统通过计算得到精确的剩余磁通和预期合闸角，所述的控制器根据计算所得剩余磁通，进行合/分闸时刻计算、完成合/分闸动作。一种变压器空载合闸的试验系统，包括：依次顺序电连接的发电机组、中间变、隔离开关、励磁涌流抑制装置、待测试变压器，所述的发电机组给空载合闸提供动力电源，经过中间变将电压升至试验所需的电压，通过励磁涌流抑制装置控制相位调节，完成变压器空载合闸试验。一种变压器空载合闸的试验方法，三相相位的关合原则是：前两相首先关合，关合条件是满足其相间电压在铁心产生的预期磁通与其剩余磁通相等；第三相后关合，关合条件是满足其产生的动态铁心和预期磁通相等。本专利技术的有益效果：1)本专利技术可在工厂内完成35-110kV变压器的空载合闸试验；2)本专利技术可最大限度地减小励磁涌流的影响；3)本专利技术的试验可提前发现变压器绕组绕组绝缘和OLTC绝缘的弱点；4)本专利技术结构简单、经济成本低、推广前景广泛。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的具体实施方式、或者现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的属于本申请保护范围之内的附图。图1是本专利技术实施例的励磁涌流抑制装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例的励磁涌流抑制装置的控制电路示意图；图3是本专利技术实施例的励磁涌流抑制装置的逻辑示意图；图4是本专利技术实施例的剩余磁通检测系统的结构和原理示意图；图5是本专利技术实施例的控制器的结构和原理示意图；图6是线圈匝数对快速真空断路器分合闸的影响的示意图；图7是充电电压对快速真空断路器分合闸的影响的示意图；图8是充电电容值对快速真空断路器分合闸的影响的示意图；图9是孔深对快速真空断路器分合闸的影响的示意图；图10是本专利技术实施例的变压器空载合闸试验的系统结构图；图11是本专利技术实施例的三相铁心线圈Y接线结构的变压器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图，具体说明本专利技术的实施方式。励磁涌流抑制装置是一种将快速真空断路器和控制器集成为一体设计的新型电力设备，由新型真空断路器完成变压器的空载关合。该励磁涌流抑制装置结合变压器的状态选择投切相角，通过采集变压器断电前的电压幅值和相角，由控制器进行信号处理和计算，选择最优时刻关合变压器，限制空载关合过程中的励磁涌流，达到额定电流的0.1倍以下。如图1所示，是本专利技术实施例的励磁涌流抑制装置的结构示意图；如图2所示，是本专利技术实施例的励磁涌流抑制装置的控制电路示意图；如图3所示，是本专利技术实施例的励磁涌流抑制装置的逻辑示意图。用于变压器空载合闸的励磁涌流抑制装置，包括：分别与剩余磁通检测系统电连接的电压传感器、电流传感器，剩余磁通检测系统分别与控制器、快速真空断路器依次电连接。本专利技术实施例中，可以采用ZM-BPT456V/7.07V电压传感器以及ZM-BCT6A/7.07V电流传感器来实现。所述的剩余磁通检测系统通过计算得到精确的剩余磁通和预期合闸角，包括：依次电连接的16位ADC数据采集模块AD7606、STM32微控制器、上位机，如图4所示，是剩余磁通检测系统的结构和原理示意图，电压传感器、电流传感器与AD7606电连接。试验时将变压器一次侧绕组端电压通过分压器，再利用高精度电压传感器采集，通过AD7606采样后将数据输入STM32中进行数据处理、最后输出至上位机中进行滤波以及积分计算，实现对电压/电流有效值、频率、电压电流谐波、剩余磁通的计算，得到精确的剩余磁通和预期合闸角。通过STM32对采集到的电压电流信号进行整理打包，再通过串口上传至上位机部分，对数据进行计算滤波和积分求和，实现对电压、电流有效值，频率，电压电流谐波、剩余磁通的计算。结果是，得到精确的剩余磁通和预期合闸角。电压电流的检测：连续电压信号u(t)，电流信号i(t)，由电路理论可知真有效值Urms为：式中：N——10个周期内(200ms)的采样次数；u(n)——采样序列中第n个采样值。电流的有效值Irms为：式中：i(n)——电流采样序列中第n个采样值。谐波的检测：在电力系统中，可以用傅里叶级数的三角函数形式表示u(t)：式中：N——窗口内基波周期的个数，本文N＝10；K——谐波次数；ω1——基波的角频率；C0——直流分量；Ck——第k次谐波所对应的幅值；ψk——第k次谐波所对应的初相角。剩余磁通的计算：通过对上位机中测量得到的电压值减去谐波部分的影响，进行积分，可以确定先前分闸操作产生的剩余磁通。计算方法：采用电压积分法对剩余磁通进行测量计算。在电压积分法中，关键问题为如何获取精确的端电压电动势(EMF)以及积分区间的选取；EMF无法直接测量，需要通过端电压来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于变压器空载合闸的励磁涌流抑制装置，其特征在于，包括：分别与剩余磁通检测系统电连接的电压传感器、电流传感器，剩余磁通检测系统分别与控制器、快速真空断路器依次电连接；所述的剩余磁通检测系统通过计算得到精确的剩余磁通和预期合闸角，所述的控制器根据计算所得剩余磁通，进行合/分闸时刻计算、完成合/分闸动作。/n

【技术特征摘要】
1.用于变压器空载合闸的励磁涌流抑制装置，其特征在于，包括：分别与剩余磁通检测系统电连接的电压传感器、电流传感器，剩余磁通检测系统分别与控制器、快速真空断路器依次电连接；所述的剩余磁通检测系统通过计算得到精确的剩余磁通和预期合闸角，所述的控制器根据计算所得剩余磁通，进行合/分闸时刻计算、完成合/分闸动作。


2.根据权利要求1所述的用于变压器空载合闸的励磁涌流抑制装置，其特征在于，所述的剩余磁通检测系统包括：依次电连接的16位ADC数据采集模块AD7606、STM32微控制器、上位机。


3.根据权利要求2所述的用于变压器空载合闸的励磁涌流抑制装置，其特征在于，所述的上位机采用DPS2812Mv2开发板为控制核心，板载有网口可作通讯；并利用DPS2812Mv2开发板上自带的LCD控制器控制LCD的界面显示，实现LCD显示、网络接口、键盘处理、数据采集、开入开出处理功能。


4.根据权利要求1所述的用于变压器空载合闸的励磁涌流抑制装置，其特征在于，所述的控制器包括：外围电路、ARM计算控制单元、信号缓冲、固态继电器、合闸回路、分闸回路。


5.根据权利要求4所述的用于变压器空载合闸的励磁涌流抑制装置，其特征在于，外围电路包括电源电...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩凯，刘永，刘东海，李磊，杨在葆，刘中凯，席永鹏，谢明德，马华辉，刘仁磊，葛宝金，
申请(专利权)人：山东电力设备有限公司，山东电工电气集团有限公司，国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37