一种注入反向电流的变压器直流偏磁抑制装置制造方法及图纸

一种注入反向电流的变压器直流偏磁抑制装置，包括直流发生装置、限流电抗器、补偿接地极、接地电阻、正向电流传感器、反向电流传感器、信号调理电路以及PWM信号发生器；直流发生装置的输出端接入限流电抗器的一端，限流电抗器的另一端接入变压器的中性点，变压器的中性点经接地电阻接地；直流发生装置的地端接入补偿接地极；正向电流传感器测得的变压器中性点电流、反向电流传感器测得的直流发生装置的反向电流之间的电流误差接入信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端接入PWM信号发生器的输入端，PWM信号发生器的输出端连接至直流发生装置的开关器件IGBT。本实用新型专利技术有效抑制变压器的直流偏磁，减少变压器的振动、损耗和噪声。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种注入反向电流的变压器直流偏磁抑制装置
本技术涉及变压器直流偏磁
，具体涉及一种注入反向电流的变压器直流偏磁抑制装置。
技术介绍
电力变压器中的“直流偏磁”是指由于某种原因导致的直流磁势或直流磁通，以及由此引起的一系列电磁效应。直流偏磁使变压器铁心半周饱和，在激励电流中产生大量谐波，不仅增加了变压器的无功消耗，而且可能引起保护继电器误动作。与此同时，铁心的高度饱和使漏磁增加，引起金属结构件和油箱过热。局部过热将使纸绝缘老化并使变压器油分解，影响变压器的寿命，对变压器的正常运行产生严重影响。在线运行的变压器绕组内产生较大的直流分量，原因之一，是太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用产生的地磁“风暴”。地磁场的变化将在地球表面诱发电位梯度。在地面电导率较小的地区，当发生严重地磁风暴时，这种电位梯度可达每公里几伏至上百伏，持续时间可为几分钟到几小时，这一低频且具有一定持续时间的电场作用于输电系统中中性点接地的电力变压器时，地表电位梯度将在其绕组中诱发地磁感应电流，其频率在0.001?IHz之间，与50Hz的交流系统相比较，可看作近似的直流，其值可达80?100A以上。原因之二，是直流输电线路与交流输电线路的并行运行或交流网络中存在电压电流关系曲线不对称的负载。直流输电系统通常采取大地返回方式，因而在其换流站周围一定区域内会产生地表电流，与其并行运行的交流输电系统变电站中的联络变压器如果距离换流站不远，就会受到干扰，这种干扰作用的直接表现就是通过交流变压器的接地中性点在交流变压器的励磁电流中产生直流分量。电压电流关系曲线不对称的负载，如相控交流负载、相控整流器、单波整流器、线路换向逆变器都能产生直流分量，另外在控制不对称的直流输电系统以及某些变频器系统中，变压器绕组电流均含有直流分量，它们对铁心饱和的影响与有接地直流电流进入变压器中性线时相同。目前对变压器的直流偏磁大致有以下几种抑制方法:(I)中性点串联电阻中性点串联电阻即在变压器中性点和地之间串入一定阻值的电阻，以限制流过中性点的直流电流。该方法优点为原理简单，实施容易；缺点为对所串联的电阻的耐受电压及热容量具有很高的要求，更重要的是改变了系统结构，继电保护及自动化装置均需重新整定，绝缘配合也要作相应校核。所串联的电阻在大电流冲击下还有爆炸危险所以现场应用较少。(2)中性点串联电容器中性点串联电容器是将电容器串入变压器中性点与地之间，达到隔断直流电流的目的。该方法经改进可用于大型变压器，能彻底堵塞直流电流的通路。现场效果好。但是，所串电容器的电容量较大，容抗按不大于1.5 Ω计算，50Hz以下的电容量在2122F以上，价格昂贵、占地面积较大；同样，该方法也改变了系统的零序阻抗，继电保护、自动化装置和绝缘配合等方面均需重新校核整定，在大电流冲击下还有爆炸危险，其经济性和实用性方面都有所欠缺。另外，该装置投入运行后，极有可能造成其他变压器中性点的直流电流增大，从而导致其他变压器的直流偏磁。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，针对现有变压器的直流偏磁抑制方法存在的上述不足，提供一种注入反向电流的变压器直流偏磁抑制装置，有效抑制地磁风暴或高压直流输电对变压器的直流偏磁的影响。本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是:[0011 ] 一种注入反向电流的变压器直流偏磁抑制装置，包括直流发生装置、限流电抗器、补偿接地极、接地电阻、正向电流传感器、反向电流传感器、信号调理电路以及PWM信号发生器；所述直流发生装置的输入端接入变电站内站用的交流电源，直流发生装置的输出端接入限流电抗器的一端，限流电抗器的另一端接入变压器的中性点，变压器的中性点经接地电阻接地；直流发生装置的地端接入补偿接地极；所述正向电流传感器设置在变压器的中性点处，反向电流传感器设置在直流发生装置的输出端，正向电流传感器测得的变压器中性点电流、反向电流传感器测得的直流发生装置的反向电流之间的电流误差接入信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端接入PWM信号发生器的输入端,PWM信号发生器的输出端连接至直流发生装置的开关器件IGBT。按上述方案，所述直流发生装置由Λ /Y变压器、三相桥式不可控整流电路、buck/boost斩波电路构成，所述Λ/Y变压器由原边的三角形绕组和副边的星形绕组构成，三相桥式不可控整流电路 由三对电力二极管D(共6个)构成，buck/boost斩波电路由IGBT、VD 二极管、负载电阻R、电容C1、电感L、电容C2构成，信号调理电路由PI控制器、三角载波组成；Λ /Y变压器副边的星形绕组的输出端分别接入对应的三相桥式不可控整流电路的每对电力二极管D之间，三相桥式不可控整流电路的输出端与buck/boost斩波电路的IGBT的集电极连接，IGBT的发射极与VD 二极管的阴极连接，VD 二极管的阳极与负载电阻R连接后接入限流电抗器的一端，限流电抗器的另一端接入变压器的中性点，变压器的中性点经接地电阻接地；IGBT的发射极与电感L连接后接入补偿接地极，VD 二极管的阳极与电容C2连接后接入补偿接地极，IGBT的集电极与电容C1连接后接入补偿接地极；所述正向电流传感器测得的变压器中性点电流、反向电流传感器测得的直流发生装置的反向电流之间的电流误差接入信号调理电路的PI控制器的输入端，PI控制器的输出端经三角载波后接入PWM信号发生器的输入端，PWM信号发生器的输出端与IGBT的门极连接。按上述方案，所述厶八变压器为0.41^/0.1kV变压器(原边三角形绕组0.4kV、副边星形绕组0.1kV)。按上述方案，所述补偿接地极设置在距离变电站200m以外(抑制变压器直流偏磁的装置的补偿接地极独立于变电站接地极、单独设计)。所述IGBT、信号调理电路均通过瓷绝缘子或者合成绝缘子固定在箱体内。本技术的工作原理:Λ /Y变压器、三相桥式不可控整流电路、buck/boost斩波电路构成整个直流发生装置，直流发生装置外接变电站内站用的400V交流电，先经过Δ /Y变压器降压，再通过由电力二极管D构成的三相桥式不可控整流电路整流，由电容滤波后，滤波输出端接入buck/boost斩波电路，buck/boost斩波电路通过控制开关器件IGBT的开通和关断，构成一个可控的直流电压源，直流电压源通过限流电抗器与变压器中性点接地电阻相连，构成了一个反向电流补偿回路，限制变压器中性点进入buck/boost斩波电路的交流电流；通过正向电流传感器、反向电流传感器分别检测变压器中性点电流和buck/boost斩波电路输出的反向电流，经过PI控制器进行PI调节处理后，与三角载波进行比较，产生PWM控制信号，控制输出电压，来触发IGBT开通与关断，从而精确的控制buck/boost电路的反向电流与变压器中性点电流跟随:即大小相等，方向相反，从而动态有效补偿变压器中性点电流，消除了变压器的直流偏磁。同时在直流发生装置的输出端加装限流电抗器，用于限制进入直流发生装置的交流电流，保护直流发生装置。中性点反向注入抑制是在变压器中性点注入一个反向直流电流来抵消原来的偏磁电流。在变电站外补偿接地极与变压器中性点之间注入反向电流，该反向电流经由变压器绕组和电网再回到补偿接地极。通过控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种注入反向电流的变压器直流偏磁抑制装置，其特征在于：包括直流发生装置、限流电抗器、补偿接地极、接地电阻、正向电流传感器、反向电流传感器、信号调理电路以及PWM信号发生器；所述直流发生装置的输入端接入变电站内站用的交流电源，直流发生装置的输出端接入限流电抗器的一端，限流电抗器的另一端接入变压器的中性点，变压器的中性点经接地电阻接地；直流发生装置的地端接入补偿接地极；所述正向电流传感器设置在变压器的中性点处，反向电流传感器设置在直流发生装置的输出端，正向电流传感器测得的变压器中性点电流、反向电流传感器测得的直流发生装置的反向电流之间的电流误差接入信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端接入PWM信号发生器的输入端，PWM信号发生器的输出端连接至直流发生装置的开关器件IGBT。

【技术特征摘要】
1.一种注入反向电流的变压器直流偏磁抑制装置，其特征在于:包括直流发生装置、限流电抗器、补偿接地极、接地电阻、正向电流传感器、反向电流传感器、信号调理电路以及PWM信号发生器；所述直流发生装置的输入端接入变电站内站用的交流电源，直流发生装置的输出端接入限流电抗器的一端，限流电抗器的另一端接入变压器的中性点，变压器的中性点经接地电阻接地；直流发生装置的地端接入补偿接地极；所述正向电流传感器设置在变压器的中性点处，反向电流传感器设置在直流发生装置的输出端，正向电流传感器测得的变压器中性点电流、反向电流传感器测得的直流发生装置的反向电流之间的电流误差接入信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端接入PWM信号发生器的输入端，PWM信号发生器的输出端连接至直流发生装置的开关器件IGBT。2.如权利要求1所述的变压器直流偏磁抑制装置，其特征在于:所述直流发生装置由Δ /Y变压器、三相桥式不可控整流电路、buck/boost斩波电路构成，所述Λ /Y变压器由原边的三角形绕组和副边的星形绕组构成，三相桥式不可控整流电路由三对电力二极管D构成，buck/boost斩波电路由IGBT、VD 二极管、负载电阻R、电...

【专利技术属性】
技术研发人员：全江华，张海龙，孙浩，顾然，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，国家电网公司，国网山西省电力公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42