專利名稱：變壓器的保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
變壓器的保護(hù)系統(tǒng)本發(fā)明的主題是在高壓和中壓電網(wǎng)的變壓器中發(fā)生的鐵磁共振狀態(tài)的衰減方面 得到應(yīng)用的變壓器的保護(hù)系統(tǒng)。從英國專利說明書No. 1150865已知一種電容式變壓器的可控防鐵磁共振電路。 該系統(tǒng)包含阻尼負(fù)荷(damping burden)、柵控半導(dǎo)體開關(guān)和觸發(fā)部件。半導(dǎo)體開關(guān)確保阻 尼負(fù)荷連接到中壓變壓器。觸發(fā)部件確保存在不希望的振蕩期間使開關(guān)導(dǎo)通。類似地，從德國專利申請DE 2704112已知一種保護(hù)中壓變壓器的次級繞組的保 護(hù)系統(tǒng)。這個系統(tǒng)包含阻尼負(fù)荷，連接到與開關(guān)連接的PTC電阻器。開關(guān)由時間元件來控 制，對于PTC電阻器的加熱時間接通阻尼負(fù)荷。從美國專利說明書No. 3401272已知一種用于衰減鐵磁共振狀態(tài)的系統(tǒng)。這個系 統(tǒng)包含與變壓器的次級繞組的端子以及與阻尼電路連接的鐵磁共振檢測電路，阻尼電路又 包含采取定時網(wǎng)絡(luò)形式的控制系統(tǒng)、開關(guān)部件以及采取電阻器形式的阻尼負(fù)載(damping load)。用于連接和斷開電阻負(fù)載連接的開關(guān)部件由時間網(wǎng)絡(luò)在接收到來自鐵磁共振檢測 系統(tǒng)的相應(yīng)信號之后來控制。鐵磁共振檢測系統(tǒng)包含串聯(lián)的電抗器和電阻器。如果發(fā)生變 壓器磁芯的飽和，則鐵磁共振檢測系統(tǒng)生成到定時網(wǎng)絡(luò)的、控制開關(guān)部件的信號，開關(guān)部件 立即連接阻尼負(fù)荷。開關(guān)系統(tǒng)控制開關(guān)部件，其方式是使得電阻負(fù)載在20-30個周期的時 間段保持連接到變壓器的輸出端子，同時開關(guān)部件的換相余量在這個時間期間連續(xù)變化， 使得在20-30個周期之后，阻尼負(fù)荷變成完全斷開連接。在所提供的系統(tǒng)中，來自鐵磁共振 檢測系統(tǒng)的輸出信號引起立即連接電阻負(fù)載，而與變壓器的短期磁芯飽和中間狀態(tài)或永久 鐵磁共振狀態(tài)的發(fā)生無關(guān)。如果發(fā)生變壓器的短期磁芯飽和中間狀態(tài)，則電阻負(fù)載由開關(guān) 部件連接，而沒有不同目的。包含連接到變壓器次級繞組端子并且與包含與阻尼負(fù)荷串聯(lián)的開關(guān)部件和控制 塊的阻尼電路并聯(lián)的鐵磁共振檢測電路的變壓器的保護(hù)系統(tǒng)的本質(zhì)在于如下事實(shí)控制塊 包含PWM(脈寬調(diào)制)發(fā)生器，而其輸出端與開關(guān)部件的控制輸入端連接，并且其輸入端之 一連接到鐵磁共振檢測電路的一個或多個輸出端。優(yōu)選地，控制塊采取具有PWM(脈寬調(diào)制)發(fā)生器的微控制器系統(tǒng)的形式。優(yōu)選地，鐵磁共振檢測系統(tǒng)包含串聯(lián)的電阻器和具有磁芯的電抗器，同時選擇電 抗器特性，其方式是使得在變壓器磁芯飽和的情況下，這個電抗器的磁芯也飽和。優(yōu)選地，鐵磁共振檢測系統(tǒng)包含電阻器電橋，其中具有磁芯的電抗器與它的支路 之一并聯(lián)，以及選擇電阻器電阻和這個電抗器的特性，其方式是使得在正常變壓器操作條 件下，這個電抗器的端子上的電壓值低于其飽和水平，電橋?qū)蔷€上的電壓接近0，而在變 壓器磁芯飽和的情況下，這個電抗器的磁芯也飽和，并且電橋?qū)蔷€上的電壓不同于0。
附圖中示意示出根據(jù)本發(fā)明的變壓器的保護(hù)系統(tǒng)，其中，圖1示意示出具有所連 接保護(hù)系統(tǒng)的變壓器，圖2是阻尼電路的示意圖，圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施例中的共振檢測 系統(tǒng)的示意圖，圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施例中的共振檢測系統(tǒng)的示意圖，圖5是在發(fā)生鐵磁共振的情況下的變壓器端子上的電壓和系統(tǒng)中的電流的特性。
具體實(shí)施例方式保護(hù)系統(tǒng)1連接到變壓器2的次級繞組的輸出端子。該系統(tǒng)包含鐵磁共振檢測系 統(tǒng)3，其輸入端連接到變壓器2的輸出端子。具有阻尼電路4的支路與鐵磁共振檢測系統(tǒng)并 聯(lián)。阻尼電路4包含控制塊5，其輸出端連接到與阻尼負(fù)荷7串聯(lián)的開關(guān)部件6?？刂齐娐?包含電源8，電源8通過橋式整流器9連接到阻尼電路4的主端子。電源8的輸出端連接到 控制塊5的功率輸入端?？刂茐K的第三輸入端通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)10連接到鐵磁共振檢測系統(tǒng) 3的輸出端。電源8與通過下列元件所形成的支路并聯(lián)串聯(lián)的開關(guān)部件6和阻尼負(fù)荷7。控制塊5包含PWM發(fā)生器?？刂茐K優(yōu)選地采取具有PWM(脈寬調(diào)制)發(fā)生器的微 控制器系統(tǒng)的形式。具有PWM發(fā)生器的微控制器系統(tǒng)連接到鐵磁共振檢測系統(tǒng)3，其方式是 使得來自這個系統(tǒng)的輸出信號是具有PWM發(fā)生器的微控制器系統(tǒng)的輸入信號，微控制器系 統(tǒng)在對輸入信號脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)并且識別變壓器2中的鐵磁共振狀態(tài)之后啟動PWM發(fā)生器， 從而產(chǎn)生控制開關(guān)部件6的高頻信號。來自PWM發(fā)生器的輸出信號的參數(shù)是按照編程方案 時變的，以便獲得阻尼負(fù)荷7的逐漸連接和斷開連接。在所示實(shí)施例示例中，電源8以及包含阻尼負(fù)荷7和開關(guān)部件6的支路通過橋式 整流器9連接到主阻尼塊端子。本發(fā)明實(shí)施例的其它變體是可能的，其中，電源可通過它自 己的例如采取電池形式的供應(yīng)源來實(shí)現(xiàn)，這在圖中未示出。還能夠?qū)枘嶝?fù)荷7和開 關(guān)部件6的支路直接連接到阻尼電路的主端子，其中省略橋式整流器，這在圖中未示出。這 要求應(yīng)用具有雙向電流的開關(guān)部件6。在第一發(fā)明實(shí)施例中，鐵磁共振檢測系統(tǒng)3由串聯(lián)的電阻器11和具有磁芯的電抗 器12來形成。在第二發(fā)明實(shí)施例中，鐵磁共振檢測系統(tǒng)由橋式連接的電阻器lla、llb、llc和 Ild來形成，其中具有磁芯的電抗器13與支路之一并聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)系統(tǒng)的操作如下所述。如果發(fā)生變壓器2的磁芯的飽和狀態(tài)， 則鐵磁共振檢測系統(tǒng)3為具有PWM發(fā)生器的微控制器系統(tǒng)生成控制脈沖，從時間A開始， 在這個時間期間發(fā)生變壓器磁芯飽和。具有PWM發(fā)生器的微控制器系統(tǒng)的任務(wù)是保護(hù)系統(tǒng) 防止將阻尼負(fù)荷不當(dāng)?shù)剡B接到變壓器3的端子，這可能導(dǎo)致自動保護(hù)系統(tǒng)的錯誤操作。這 要求區(qū)分變壓器磁芯飽和的短暫中間狀態(tài)與永久鐵磁共振狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)這個方面，具有 PWM發(fā)生器的微控制器系統(tǒng)在所確定時間間隔對控制脈沖計(jì)數(shù)，從時間、開始。在所確定 時間間隔超過計(jì)數(shù)脈沖的所確定數(shù)量引起由具有PWM發(fā)生器的微控制器系統(tǒng)檢測到鐵磁 共振狀態(tài)。鐵磁共振狀態(tài)的檢測引起在時間、激活具有PWM發(fā)生器的微控制器系統(tǒng)。具有 PWM發(fā)生器的微控制器系統(tǒng)生成控制開關(guān)部件6的高頻信號。開關(guān)部件6控制信號在PWM 發(fā)生器中按照編程方案來產(chǎn)生，其方式是使得阻尼負(fù)荷7的阻尼電阻值在濾出產(chǎn)生于開關(guān) PWM的高頻分量之后具有如下時間過程。從時間、開始到時間t3，阻尼電阻值減小到最小 值。從時間t3開始到時間t4，阻尼電阻值保持在恒定水平，此后從時間t4開始到時間t5，阻 尼電阻值增加到接近無窮大的值，表征開路狀態(tài)的開關(guān)部件6的電阻與阻尼負(fù)荷電阻7之 和。在時間間隔t3-t4保持恒定阻尼電阻值是可選的。通過所述方式，經(jīng)編程的變化過程從連接到變壓器2的端子的所得阻尼電阻、并且因而還從阻尼負(fù)荷7中流動的電流來得到。 這樣，避免了過沖的發(fā)生，這原本會在阻尼負(fù)荷7的立即連接的情況下發(fā)生，以及避免了重 復(fù)感應(yīng)鐵磁共振狀態(tài)的危險(xiǎn)，這原本會在阻尼負(fù)荷7的立即斷開連接期間發(fā)生。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，在鐵磁共振檢測系統(tǒng)3中，具有磁芯的電抗器的特性 選擇成使得在變壓器2的磁芯飽和的情況下，電抗器12的磁芯也飽和。在變壓器2的磁芯 飽和的情況下發(fā)生的電抗器12的飽和引起流經(jīng)電阻器11的電流的增加。連接電阻器11 和電抗器12的節(jié)點(diǎn)的電壓成為鐵磁共振檢測系統(tǒng)3的輸出信號。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，在鐵磁共振檢測系統(tǒng)3中，選擇電阻器電阻和電抗器 13的特性，其方式是使得在正常變壓器2的操作條件下，電抗器13的端子上的電壓值低于 飽和水平，電橋?qū)蔷€上的電壓接近0，而在變壓器2的磁芯飽和的情況下，電抗器13的磁 芯也飽和，并且電橋?qū)蔷€上的電壓不同于0。電橋?qū)蔷€上的電壓則不同于0。該電壓成 為鐵磁共振檢測系統(tǒng)3的輸出信號。保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置于印刷電路板上，印刷電路板優(yōu)選地設(shè)置在殼體中并且封閉在其 中，從而形成保護(hù)變壓器的裝置。這個裝置連接到變壓器的外部端子，或者可內(nèi)置于變壓器 外殼中并且連接到變壓器的內(nèi)部端子。
權(quán)利要求
1.一種用于變壓器的保護(hù)系統(tǒng)，包含連接到變壓器次級繞組端子(2)并且與包含與阻 尼負(fù)荷(7)串聯(lián)的開關(guān)部件(6)和控制塊(5)的阻尼電路(4)并聯(lián)的鐵磁共振檢測電路 (3)，其特征在于，所述控制塊( 包含PWM(脈寬調(diào)制)發(fā)生器，而其輸出端連接到所述開 關(guān)部件(6)的控制輸入端，并且其輸入端之一連接到所述鐵磁共振檢測電路(3)的一個或 多個輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制塊(5)采取具有PWM(脈寬調(diào)制) 發(fā)生器的微控制器的形式。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鐵磁共振檢測系統(tǒng)(3)包含串聯(lián)的電阻 器(10)和具有磁芯的電抗器(11)，同時選擇所述電抗器(11)的特性，其方式是使得在變壓 器O)的磁芯飽和的情況下，所述電抗器(11)的磁芯也飽和。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鐵磁共振檢測系統(tǒng)包含電阻器(11a， lib,11c,lid)電橋，其中具有磁芯的電抗器(12)與它的支路之一并聯(lián)，以及選擇所述電阻 器電阻和所述電抗器(1 的特性，其方式是使得在正常變壓器O)的操作條件下，所述電 抗器(1 的端子上的電壓值低于其飽和水平，所述電橋?qū)蔷€上的電壓接近0，而在變壓 器O)的磁芯飽和的情況下，所述電抗器(12)的磁芯也飽和，并且所述電橋?qū)蔷€上的電 壓不同于0。
全文摘要
本發(fā)明的主題是在高壓和中壓電網(wǎng)的變壓器中發(fā)生的鐵磁共振狀態(tài)的衰減方面得到應(yīng)用的變壓器的保護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包含連接到變壓器(2)的次級繞組的端子并且與包含與阻尼負(fù)荷(7)串聯(lián)的開關(guān)部件(6)的阻尼電路(4)并聯(lián)的鐵磁共振檢測電路(3)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包含連接到開關(guān)部件(6)的控制塊(5)，其特征在于，控制塊(5)包含PWM(脈寬調(diào)制)發(fā)生器。
文檔編號H02H9/00GK102047521SQ200980120972
公開日2011年5月4日 申請日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者W·皮亞塞基 申請人:Abb研究有限公司