[发明专利]一种抑制变压器空载合闸励磁涌流的方法

摘要

本发明一种抑制变压器空载合闸励磁涌流的方法，测量变压器分闸时刻功率因数角作为选择最佳合闸相位角的依据，考虑断路器的机械特性确定最佳目标相位角对变压器进行空载合闸操作；本发明考虑断路器的熄弧特性，利用功率因数角确定分闸时刻电压相位角进而估算剩磁，关键参数获取方法简便有效，同时结合选相位关合技术，选择最佳目标相角对变压器进行关合，防止变压器铁芯过饱和，从而从根本上抑制了励磁涌流的产生。

主权项

一种抑制变压器空载合闸励磁涌流的方法，其特征在于：测量变压器分闸时刻功率因数角作为选择最佳合闸相位角的依据，考虑断路器的机械特性确定最佳目标相位角对变压器进行空载合闸操作；所述测量变压器分闸时刻功率因数角，具体包括如下步骤：步骤1：采集变压器原边绕组电压U及电流I，经电压变换形成回路变换电压，再经50Hz带通滤波器，输出原边绕组电压变换电压U1、原边绕组电流变换电压U2；步骤2：原边绕组电压变换电压U1、原边绕组电流变换电压U2经由开环运算放大器构成的方波形成回路变换为方波信号原边绕组电压变换方波U3、原边绕组电流变换方波U4，原边绕组电压变换方波U3和原边绕组电流变换方波U4负半周期输出经二极管检波后，变为0V信号，检波后分别变为检波后原边绕组电压变换方波U'3和检波后原边绕组电流变换方波U'4，之后将检波后原边绕组电压变换方波U'3和检波后原边绕组电流变换方波U'4作为与门的两个输入端信号输入与门，获得输出信号与门输出电压U5，同时将检波后原边绕组电压变换方波U'3和检波后原边绕组电流变换方波U'4作为或门的两个输入端信号输入或门，获得输出信号或门输出电压U6；步骤3：功率因数角分别由与门输出电压U5、或门输出电压U6波形为正的与门持续时间ΔT1、或门持续时间ΔT2来计算，单位为ms，则分别将由与门输出电压U5得到的与门持续时间ΔT1和由或门输出电压U6得到的或门持续时间ΔT2带入下式计算对应的与门功率因数角和或门功率因数角最后取其平均值:即为变压器分闸时刻的功率因数角；根据变压器分闸时刻功率因数角选择最佳合闸相位角，具体包括如下步骤：步骤1：设电源电压U＝Umcosωt，则电流为其中Um是原边绕组电压峰值，Im是原边绕组电流峰值，是变压器分闸时刻功率因数角，断路器在电流过零时断开，据此确定分闸时电压的相位角为或步骤2：根据分闸时电压相位角β确定铁芯剩磁φr：设分闸时电源电压为U＝Umcos(ωt+β)，则变压器一次绕组的电压方程为：Umcos(ωt+β)=Ri+N1dφdt---(3)]]>其中：Um是原边绕组电压峰值，R是变压器一次回路等效电阻，i是变压器一次回路电流，N1是原边绕组匝数，φ是变压器铁芯磁通；由于变压器一次回路等效电阻R很小，常忽略不计，则有：Umcos(ωt+β)=N1dφdt---(4)]]>即：dφdt=UmN1cos(ωt+β)---(5)]]>两边积分得：φ(t)=UmN1ωsin(ωt+β)---(6)]]>断路器断开时，电源电压的相位角为β，则剩磁的计算公式为φr=UmN1ωsinβ---(7)]]>步骤3：根据铁芯剩磁φr确定最佳合闸相位角δj：设变压器在t＝0时合闸，变压器合闸时铁芯磁通表达式为：φ=φmsin(ωt+δ)+(φr-φmsinδ)e-RLt---(8)]]>令φr‑φm sinδ＝0，选择最佳合闸相位角δj，则有或其中：φm是变压器正常工作时铁芯最大磁通；R是变压器一次回路等效电阻，L是变压器一次回路等效电感；所述考虑断路器的机械特性确定最佳目标相位角对变压器进行空载合闸操作，具体包括如下步骤：步骤1：最佳合闸相位角δj对应的电压为UA＝Umcosδj，开关以合闸速度v关合断路器，对应间隙的平均电场强度为E，要使断路器在电压UA处发生预击穿，则有|UA|＝EvtB，据此得:tB=|UA|Ev=|Umcosδj|Ev---(9)]]>其中：tB是断路器触头两端电压达到UA到触头完全闭合所需时间；所以选相控制目标合闸角为δ'j＝δj+ωtB；步骤2：考虑断路器的动作时间分散性，为了获得预期的同步关合效果，同步关合的动作时间分散性应控制在lms范围内。