CN216625286U - 电渣炉变压器励磁涌流抑制装置 - Google Patents

Abstract

电渣炉变压器励磁涌流抑制装置，属于励磁涌流抑制装置领域，是针对励磁涌流产生的变压器保护装置误动的问题，诱发操作过电压，损坏电气设备的问题，缺乏跳闸保护导致系统安全性不够的问题所提出，包括隔离变压器、第一光电隔离模块、第二光电隔离模块、通信模块、人机接口模块和主控模块；所述隔离变压器、第一光电隔离模块和第二光电隔离模块分别与主控模块连接，所述通信模块和人机接口模块分别与主控模块连接，主控模块计算合闸角度，发出合闸指令，通过对负荷侧电压、有压定值的判断以及电源侧电流、过流保护定值的判断保护系统，可以防止过电压对电气设备造成伤害，通过跳闸保护功能保障系统的安全性。

Description

电渣炉变压器励磁涌流抑制装置

技术领域

本实用新型涉及励磁涌流抑制技术领域，特别是涉及一种电渣炉变压器励磁涌流抑制装置。

背景技术

具有铁磁体磁路的电感线圈，因其遵守磁链守恒定律的特征，在外施电压骤升时，将产生级性与外施电压骤升相位角相关的偏磁及交变的稳态磁通，该偏磁可能导致抵消原来的剩磁也可能导致增加原剩磁使得磁路进入饱和，如果磁路饱和，则使得励磁电抗急速下降，进而产生数值很大的励磁涌流。因此控制外施加电压骤升引起的剩磁的级性，避免磁路饱和，理论上就可以实现励磁涌流的抑制，励磁涌流磁通公式如下：

φ＝φ_m cosα-φ_m cos(ωt+α) (1)

式(1)中，φ为励磁涌路磁通，φ_m为主磁通峰值，α为合闸瞬间电压初相角，ω为角频率，t为周期，

空投变压器所产生的偏磁φ_P公式如下：

φ_P＝φ_m cosα (2)

有此可见不同的合闸初相角对应不同的偏磁，可以看出α＝0及α＝π时偏磁在正向和负向出现最大值，在α＝90度及α＝270度时最小。

在断路器分合闸操作的瞬间，系统电压的相角通常都是随机的和不确定的。投切某些一次设备时，如果出现磁路饱和，会产生励磁涌流。不仅会对运行设备造成损坏，而且会导致变压器保护装置误动，诱发操作过电压，损坏电气设备，严重威胁系统运行的安全、可靠、稳定性。

励磁涌流，是由于铁芯的磁饱和产生的，励磁涌流通常在接通电源1/4周期后开始产生，幅度最大值可能超过变压器额定电流的几倍甚至几十倍，持续时间较长，从数十个电源周期直至数十秒不等。

当变压器合闸瞬间合闸相角如果正好合在了电流最大位置，正好电压过零，由于磁通滞后电压90度，此时磁通为最大值，而铁芯中的磁通是不能突变的，所以就会产生一个与交流磁通方向相反的并随时间衰减的直流磁通，来抵消交流磁通。当半个周期后，交流磁通方向相反，此时交流磁通与直流磁通相叠加，那么合成磁通就会远远大于变压器的正常工作磁通，铁芯中磁通就会饱和，变压器的空载电流就会激增，达到变压器额定工作电流的6-8倍，这个空载电流就叫励磁涌流。当直流磁通衰减完后，铁芯中的磁通就是正常的工作磁通，这时的空载电流就是正常的励磁电流了。

励磁涌流的大小与合闸瞬间电压相位(过零时涌流最大，电压最大时涌流最小)、铁芯中剩磁方向、额定工作磁通有关。

在实际生产作业中，电渣炉变压器励磁涌流大，受上级电网限制，继电保护定值无法整定，无法调整和放大，导致越级跳闸，还会越级跳本所受电柜，根据冶炼工艺，电渣炉在冶炼过程中跳闸容易形成工艺瑕疵，并且跳闸后10分钟内如果不能通电，冶炼的产品会变成废品，由于越级跳闸频繁，对冶炼工作造成极大影响，造成经济损失。以上现象严重影响上级电网供电安全，以及电渣炉冶炼质量，为此急需解决励磁涌流问题。

解决上述技术问题的出发点：1.购买励磁涌流小的变压器；2.增加限流电抗器；3.研制励磁涌流限制装置和设备。经过技术及经济比对，研制励磁涌流限制装置和设备投入技术经济力量远少于其它两项出发点，为此卓力研究励磁涌流限制装置来解决上述技术问题。

实用新型内容

为了将变压器励磁涌流限制到一定范围内，防止因变压器励磁涌流大，导致系统无故障跳闸，本实用新型提供了一种电渣炉变压器励磁涌流抑制装置，可以解决因变压器励磁涌流大导致供电系统无故障跳闸，影响电渣炉正常生产冶炼，造成成品质量异常，以及较大的经济损失的问题。

本实用新型采用的技术方案在于：

电渣炉变压器励磁涌流抑制装置，包括隔离变压器、第一光电隔离模块、第二光电隔离模块、通信模块、人机接口模块和主控模块；

所述隔离变压器、第一光电隔离模块和第二光电隔离模块分别与主控模块连接，所述通信模块和人机接口模块分别与主控模块连接。

进一步地，所述通信模块包括第四光电隔离模块和通信接口，所述通信接口通过第四光电隔离模块与主控模块连接。

进一步地，所述人机接口模块包括键盘及显示模块和第三光电隔离模块，所述键盘及显示模块通过第三光电隔离模块与主控模块连接。

本实用新型的有益效果是：

1.通过控制合闸解决了变压器保护装置误动的问题，可以解决因变压器励磁涌流大导致供电系统无故障跳闸，影响电渣炉正常生产冶炼的问题。

2.在电网并列时，自动捕捉到系统侧电压，进行合闸，可以将励磁涌流合闸电流幅值控制到最小。

3.捕捉合闸相角波形以及变压器励磁涌流波形，将励磁涌流控制到预期范围内，达到预期效果，高压设备无越级跳闸现象。

附图说明

图1为本申请电渣炉变压器励磁涌流抑制装置的框图。

具体实施方式

如图1所示，本申请提供了一种电渣炉变压器励磁涌流抑制装置，包括隔离变压器、第一光电隔离模块、第二光电隔离模块、通信模块、人机接口模块和主控模块，所述隔离变压器和第一光电隔离模块分别与主控模块连接，所述人机接口模块包括键盘及显示模块和第三光电隔离模块，所述键盘及显示模块通过第三光电隔离模块与主控模块连接，所述通信模块包括通信接口和第四光电隔离模块，所述通信接口通过第四光电隔离模块与主控模块连接，所述第二光电隔离模块与主控模块连接。所述通信模块包括网口、串口通信回路。

电源侧电压、电流、负荷侧电压和电流以模拟信号的形式通过隔离变压器将信号输出给主控模块，隔离变压器进行抗干扰处理后，主控模块实时计算电源侧电压、电流、负荷侧电压、电流的幅值及相角。

断路器合闸时间、断路器分闸时间、断路器合闸目标角度、断路器分闸目标角度以及过流保护定值依次通过人机接口模块中的键盘及显示模块和第三光电隔离模块输入到主控模块，第三光电隔离模块用于滤波抗干扰。主控模块根据设置的断路器分闸时间、合闸时间以及角度参数计算出预发合闸出口指令角度范围以及预发分闸出口指令角度范围。

合闸启动信号、分闸启动信号的强电开关量输入信号，通过第一光电隔离模块转换为弱电信号，所述弱电信号传输至主控模块，主控模块实时判断是否为有效的合闸启动信号及分闸启动信号。当判断为存在有效的合闸信号后，主控模块开始进行合闸出口角度检测，当合闸出口角度满足预发合闸出口指令角度范围时，立即发出合闸出口指令，通过第二光电隔离模块将信号升压输出，驱动断路器合闸线圈进行合断路器操作。当判断存在有效的分闸信号后，主控模块开始进行分闸出口角度检测，当分闸出口角度满足预发分闸出口指令角度范围时，立即发出分闸出口指令，通过第二光电隔离模块将信号升压输出，驱动断路器分闸线圈进行分断路器操作。

装置的合闸事件记录、分闸事件记录、过流保护事件及波形依次通过通信模块中的第四光电隔离模块和通信接口传输给外部硬件设备，其中第四光电隔离模块用于滤波抗干扰，提升通信稳定性。

最终将变压器的励磁涌流幅值控制在变压器的额定电流1-1.5倍之内，杜绝越级跳闸。

所述主控模块属于现有技术，采用的是常规技术手段。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本实用新型不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本实用新型所公开。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (3)

1.电渣炉变压器励磁涌流抑制装置，其特征在于，包括隔离变压器、第一光电隔离模块、第二光电隔离模块、通信模块、人机接口模块和主控模块；

所述隔离变压器、第一光电隔离模块和第二光电隔离模块分别与主控模块连接，所述通信模块和人机接口模块分别与主控模块连接。

2.根据权利要求1所述的电渣炉变压器励磁涌流抑制装置，其特征在于，所述通信模块包括第四光电隔离模块和通信接口，所述通信接口通过第四光电隔离模块与主控模块连接。

3.根据权利要求2所述的电渣炉变压器励磁涌流抑制装置，其特征在于，所述人机接口模块包括键盘及显示模块和第三光电隔离模块，所述键盘及显示模块通过第三光电隔离模块与主控模块连接。

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