RU2559785C1 - Method to monitor insulation resource of power transformer - Google Patents

Method to monitor insulation resource of power transformer Download PDF

Info

Publication number
RU2559785C1
RU2559785C1 RU2014121132/07A RU2014121132A RU2559785C1 RU 2559785 C1 RU2559785 C1 RU 2559785C1 RU 2014121132/07 A RU2014121132/07 A RU 2014121132/07A RU 2014121132 A RU2014121132 A RU 2014121132A RU 2559785 C1 RU2559785 C1 RU 2559785C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
insulation
resource
temperature
transformer
wear
Prior art date
Application number
RU2014121132/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Малафеев
Юрий Васильевич Тихонов
Original Assignee
Сергей Иванович Малафеев
Юрий Васильевич Тихонов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Иванович Малафеев, Юрий Васильевич Тихонов filed Critical Сергей Иванович Малафеев
Priority to RU2014121132/07A priority Critical patent/RU2559785C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2559785C1 publication Critical patent/RU2559785C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: signal θ"п" from temperature sensor from the most heated point of transformer 2 comes to input of controller 5, which performs functions of analogue-to-digital conversion of the signal from temperature sensor 2, temperature data recording and storing; processing of recorded data, determining minimum and maximum temperature values and counting quantity of n heating-cooling cycles with temperature drop per more than Δθ=αθr. Calculation of remaining insulation resource for transformer windings as per formula
Figure 00000012
where t is time of on state; µ=0.116 is proportionality factor characterising temperature wear; θr is rated temperature, k1 and k2 are weight coefficients equal to design coefficient of resource wear for transformer insulation, α is coefficient depending on material of windings and insulation for the period t. Data of full operation time t and remaining resource T are transferred through bus bar 3 to computer 5 for recording and storing and displayed by means of monitor 6.
EFFECT: higher accuracy of resource control.
2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля ресурса сухих силовых трансформаторов.The present invention relates to electrical engineering and is intended to control the life of dry power transformers.

Известны способы контроля ресурса изоляции силового трансформатора, при которых измеряют температуру θп наиболее нагретой точки трансформатора, вычисляют износ по формуле 0 t e μ ( θ п θ н ) d t

Figure 00000001
, где t - время включенного состояния; µ=0,116 - коэффициент пропорциональности, характеризующий температурный износ; θН - номинальная температура, и рассчитывают остаточный ресурс (Ермаков В.Ф., Балыкин Е.С., Горобец А.В., Коваленко А.Н. Опытный образец микропроцессорного счетчика ресурса силовых трансформаторов / Известия вузов. Электромеханика, 2013, №1. - С. 68-70; А.с. СССР 2041496, МПК G06F 7/18, 1991).Known methods for controlling the insulation resource of a power transformer, in which the temperature θ p of the most heated point of the transformer is measured, wear is calculated by the formula 0 t e μ ( θ P - θ n ) d t
Figure 00000001
where t is the on time; µ = 0,116 - proportionality coefficient characterizing temperature wear; θ N is the nominal temperature, and the residual life is calculated (Ermakov V.F., Balykin E.S., Gorobets A.V., Kovalenko A.N. A prototype microprocessor counter for the resource of power transformers / News of Universities. Electromechanics, 2013, no. 1.- S. 68-70; A.S. USSR 2041496, IPC G06F 7/18, 1991).

Известные способы обеспечивают контроль ресурса изоляции трансформатора на основе учета теплового износа. При этом не учитывается важная составляющая износа, обусловленная термомеханическим разрушением изоляции.Known methods provide control of the insulation resource of the transformer based on the consideration of thermal wear. This does not take into account the important component of wear due to thermomechanical destruction of the insulation.

Следовательно, недостатком известных способов является низкая точность контроля ресурса изоляции.Therefore, a disadvantage of the known methods is the low accuracy of monitoring the insulation resource.

Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату является способ контроля ресурса изоляции силового трансформатора, при котором измеряют температуру θП наиболее нагретой точки трансформатора, вычисляют износ по формуле 0 t e μ ( θ п θ н ) d t

Figure 00000002
, где t - время включенного состояния; µ=0,116 - коэффициент пропорциональности, характеризующий температурный износ;Of the known technical solutions, the closest to the proposed achieved result is a method of controlling the insulation resource of a power transformer, in which the temperature θ P of the most heated point of the transformer is measured, wear is calculated by the formula 0 t e μ ( θ P - θ n ) d t
Figure 00000002
where t is the on time; µ = 0,116 - proportionality coefficient characterizing temperature wear;

θн - номинальная температура, и рассчитывают остаточный ресурс (Патент РФ № 2384879, МПК G06F 17/18, 2010).θ n is the nominal temperature, and the residual life is calculated (RF Patent No. 2384879, IPC G06F 17/18, 2010).

При реализации известного способа во время работы трансформатора непрерывно производится вычисление значения остаточного ресурса и его сравнение с предельным значением, при достижении которого формируется контрольный сигнал. Известный способ обеспечивает контроль ресурса трансформатора на основе учета теплового износа изоляции. При этом не учитывается важная составляющая износа, обусловленная термомеханическим разрушением изоляции. Так как коэффициенты линейного расширения проводников и изоляции не совпадают, то при многократном повторении цикла «нагревание - охлаждение» в изоляции образуются трещины, расслоения и другие механические повреждения, сопровождаемые резким снижением электрических параметров.When implementing the known method during operation of the transformer, the value of the residual life is continuously calculated and compared with the limit value, upon reaching which a control signal is generated. The known method provides control of the resource of the transformer based on taking into account the thermal wear of the insulation. This does not take into account the important component of wear due to thermomechanical destruction of the insulation. Since the linear expansion coefficients of the conductors and the insulation do not coincide, when the heating – cooling cycle is repeated many times, cracks, delamination, and other mechanical damage are formed in the insulation, accompanied by a sharp decrease in electrical parameters.

Таким образом, недостатком известного способа является низкая точность контроля ресурса изоляции.Thus, the disadvantage of this method is the low accuracy of control of the insulation resource.

Цель предлагаемого изобретения - повышение точности контроля ресурса изоляции трансформатора.The purpose of the invention is to improve the accuracy of monitoring the resource of isolation of the transformer.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля ресурса изоляции силового трансформатора, при котором измеряют температуру θП наиболее нагретой точки трансформатора, вычисляют износ по формуле 0 t e μ ( θ п θ н ) d t

Figure 00000001
, где t - время включенного состояния; µ=0,116 - коэффициент пропорциональности, характеризующий температурный износ; θн - номинальная температура, и рассчитывают остаточный ресурс, согласно изобретению дополнительно определяют количество n циклов «нагревание - охлаждение» с перепадом температуры более Δθ=αθн, где α - коэффициент, зависящий от материалов обмоток и изоляции, за время t, и определяют остаточный ресурс по формуле: T = T 0 k 1 0 t e μ ( θ п θ н ) d t k 2 n ( τ )
Figure 00000003
, где Т0 - номинальный ресурс изоляции трансформатора, k1 и k2 - весовые коэффициенты, равные расчетным коэффициентам ресурсного износа изоляции трансформатора.This goal is achieved by the fact that in the method of controlling the insulation resource of the power transformer, at which the temperature θ P of the most heated point of the transformer is measured, wear is calculated by the formula 0 t e μ ( θ P - θ n ) d t
Figure 00000001
where t is the on time; µ = 0,116 - proportionality coefficient characterizing temperature wear; θ n is the nominal temperature, and the residual life is calculated, according to the invention, the number of n heating-cooling cycles with a temperature difference of more than Δθ = αθ n , where α is the coefficient depending on the materials of the windings and insulation, over time t, is determined and determined residual life according to the formula: T = T 0 - k one 0 t e μ ( θ P - θ n ) d t - k 2 n ( τ )
Figure 00000003
where T 0 is the nominal insulation resource of the transformer, k 1 and k 2 are weight coefficients equal to the calculated life wear factors of the transformer insulation.

По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предлагаемый способ имеет следующие новые признаки:Compared with the closest similar technical solution, the proposed method has the following new features:

- определяют количество n циклов «нагревание - охлаждение» с перепадом температуры более Δθ=αθн, где α - коэффициент, зависящий от материалов обмоток и изоляции, за время t;- determine the number of n cycles "heating - cooling" with a temperature difference of more than Δθ = αθ n , where α is a coefficient depending on the materials of the windings and insulation, for a time t;

- определяют остаточный ресурс изоляции трансформатора по формуле:- determine the residual life of the insulation of the transformer according to the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

где T0 - номинальный ресурс изоляции трансформатора, k1 и k2 - весовые коэффициенты, равные расчетным коэффициентам ресурсного износа изоляции трансформатора.where T 0 - nominal insulation resource of the transformer, k 1 and k 2 - weighting factors equal to the estimated coefficients of the resource wear of the insulation of the transformer.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "novelty."

По каждому из отличительных признаков проведен поиск известных технических решений в области электротехники, автоматики, контроля и диагностики.For each of the distinguishing features, a search is made for known technical solutions in the field of electrical engineering, automation, control and diagnostics.

Операция определения количества n циклов «нагревание - охлаждение» с перепадом температуры более Δθ=αθн, где α - коэффициент, зависящий от материалов обмоток и изоляции, за время t, в известных способах аналогичного назначения не обнаружено.The operation of determining the number of n cycles "heating - cooling" with a temperature difference of more than Δθ = αθ n , where α is a coefficient depending on the materials of the windings and insulation, over time t, is not found in the known methods for a similar purpose.

Операция определения остаточного ресурса изоляции обмоток трансформатора по формуле The operation of determining the residual life of the insulation of the transformer windings by the formula

T = T 0 k 1 0 t e μ ( θ п θ н ) d t k 2 n ( t )

Figure 00000005
, T = T 0 - k one 0 t e μ ( θ P - θ n ) d t - k 2 n ( t )
Figure 00000005
,

где Т0 - номинальный ресурс трансформатора, k1 и k2 - весовые коэффициенты, равные расчетным коэффициентам ресурсного износа изоляции трансформатора, в известных способах аналогичного назначения не обнаружено.where T 0 is the nominal resource of the transformer, k 1 and k 2 are weight coefficients equal to the calculated coefficients of the resource wear of the insulation of the transformer, in the known methods for a similar purpose was not found.

Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».Thus, these features provide the claimed technical solution according to the requirement of "significant differences".

При реализации предлагаемого технического решения обеспечивается повышение точности контроля ресурса трансформатора путем учета не только теплового старения изоляции, но и ее термомеханического износа. Оценивание термомеханического износа осуществляется путем подсчета количества циклов «нагревание - охлаждение» с перепадом температуры более Δθ=αθн, которые происходят при включениях трансформатора или подключениях нагрузок. При нагреве происходит тепловая деформация проводящих элементов и изоляции. Так как материалы изоляции и проводников имеют разные температурные коэффициенты линейного расширения, то деформация вызывает механическую нагрузку на изоляцию. Особенно неблагоприятное влияние на изоляцию оказывают многократные циклы «нагревание - охлаждение», например, при частых включениях. Учет термомеханического износа изоляции позволяет повысить точность контроля ресурса изоляции.When implementing the proposed technical solution, it is possible to increase the accuracy of monitoring the transformer resource by taking into account not only the thermal aging of the insulation, but also its thermomechanical wear. Evaluation of thermomechanical wear is carried out by counting the number of heating-cooling cycles with a temperature drop of more than Δθ = αθ n that occur when the transformer is turned on or the loads are connected. When heated, thermal deformation of the conductive elements and insulation occurs. Since the materials of insulation and conductors have different temperature coefficients of linear expansion, deformation causes a mechanical load on the insulation. Especially adverse effect on insulation is exerted by multiple cycles of “heating - cooling”, for example, with frequent switching on. Accounting for thermomechanical wear of insulation can improve the accuracy of monitoring the insulation resource.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "positive effect".

Сущность предлагаемого способа контроля ресурса изоляции силового трансформатора поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема системы контроля ресурса изоляции силового трансформатора. На чертеже обозначено: 1 - силовой трансформатор, 2 - датчик температуры наиболее нагретой точки трансформатора, 3 - шина данных, 4 - контроллер, 5 - промышленный компьютер, 6 - монитор.The essence of the proposed method for monitoring the insulation resource of a power transformer is illustrated by drawings. In FIG. 1 is a functional diagram of a power transformer insulation resource monitoring system. The drawing indicates: 1 - power transformer, 2 - temperature sensor of the most heated point of the transformer, 3 - data bus, 4 - controller, 5 - industrial computer, 6 - monitor.

Работа схемы контроля ресурса изоляции силового трансформатора происходит следующим образом. Сигнал с датчика температуры наиболее нагретой точки трансформатора 2 поступает на вход контроллера 5. Контроллер 5 выполняет следующие функции:The operation of the control circuit of the insulation resource of the power transformer is as follows. The signal from the temperature sensor of the most heated point of the transformer 2 is fed to the input of the controller 5. Controller 5 performs the following functions:

- аналого-цифровое преобразование сигнала с датчика температуры 2;- analog-to-digital conversion of the signal from the temperature sensor 2;

- регистрация и хранение данных о температуре;- registration and storage of temperature data;

- обработка зарегистрированных данных, определение минимальных и максимальных значений температуры;- processing of recorded data, determination of minimum and maximum temperature values;

- подсчет количества n циклов «нагревание - охлаждение» с перепадом температуры более Δθ=αθн;- counting the number of n cycles "heating - cooling" with a temperature difference of more than Δθ = αθ n ;

- вычисление полного времени работы (включенного состояния) трансформатора;- calculation of the total operating time (on state) of the transformer;

- вычисление остаточного ресурса изоляции обмоток трансформатора по формуле- calculation of the residual life of the insulation of the transformer windings according to the formula

Figure 00000006
Figure 00000006

Данные о полном времени работы t и величине остаточного ресурса Т по шине 3 передаются в компьютер 5 для регистрации и хранения и отображаются с помощью монитора 6.Data on the total operating time t and the value of the residual life T on the bus 3 are transmitted to the computer 5 for registration and storage and displayed using the monitor 6.

На фиг. 2 показаны диаграммы изменения температуры θп наиболее нагретой точки трансформатора и подсчета циклов «нагревание - охлаждение», при которых перепад температуры превышает Δθ=αθн.In FIG. Figure 2 shows diagrams of the temperature change θ p of the most heated point of the transformer and the counting of the heating – cooling cycles at which the temperature difference exceeds Δθ = αθ n .

Таким образом, использование в известном способе контроля ресурса изоляции силового трансформатора, при котором измеряют температуру θп наиболее нагретой точки трансформатора, вычисляют износ по формуле 0 t e μ ( θ п θ н ) d t

Figure 00000001
, где t - время включенного состояния; µ=0,116 - коэффициент пропорциональности, характеризующий температурный износ; θн - номинальная температура, рассчитывают остаточный ресурс, дополнительно определяют количество n циклов «нагревание - охлаждение» с перепадом температуры более Δθ=αθн, где α - коэффициент, зависящий от материалов обмоток и изоляции, за время t, и определяют остаточный ресурс по формулеThus, the use in a known method of controlling the insulation resource of a power transformer, at which the temperature θ p of the most heated point of the transformer is measured, wear is calculated by the formula 0 t e μ ( θ P - θ n ) d t
Figure 00000001
where t is the on time; µ = 0,116 - proportionality coefficient characterizing temperature wear; θ n - nominal temperature, calculate the residual life, additionally determine the number of n cycles “heating - cooling” with a temperature drop of more than Δθ = αθ n , where α is the coefficient depending on the materials of the windings and insulation over time t, and determine the residual life by the formula

Figure 00000007
Figure 00000007

где Т0 - номинальный ресурс изоляции трансформатора, k1 и k2 - весовые коэффициенты, равные расчетным коэффициентам ресурсного износа изоляции трансформатора, позволяет повысить точность контроля ресурса изоляции трансформатора.where T 0 is the nominal insulation resource of the transformer, k 1 and k 2 are weight coefficients equal to the calculated coefficients of the resource wear of the insulation of the transformer, which allows to increase the accuracy of monitoring the resource of insulation of the transformer.

Использование предлагаемого способа при автоматизированном контроле и диагностике трансформаторов будет способствовать повышению надежности и качества работы электрооборудования.Using the proposed method with automated monitoring and diagnostics of transformers will help to improve the reliability and quality of electrical equipment.

Claims (1)

Способ контроля ресурса изоляции силового трансформатора, при котором измеряют температуру θп наиболее нагретой точки трансформатора, вычисляют износ по формуле
0 t e μ ( θ п θ н ) d t
Figure 00000008
,
где t - время включенного состояния; µ=0,116 - коэффициент пропорциональности, характеризующий температурный износ; θн - номинальная температура, и рассчитывают остаточный ресурс, отличающийся тем, что дополнительно определяют количество n циклов «нагревание - охлаждение» с перепадом температуры более Δθ=αθн, где α - коэффициент, зависящий от материалов обмоток и изоляции, за время t, и определяют остаточный ресурс по формуле:
Figure 00000009

где Т0 - номинальный ресурс изоляции трансформатора, k1 и k2 - весовые коэффициенты, равные расчетным коэффициентам ресурсного износа изоляции трансформатора.
The method of controlling the insulation resource of the power transformer, in which the temperature θ p of the most heated point of the transformer is measured, wear is calculated by the formula
0 t e μ ( θ P - θ n ) d t
Figure 00000008
,
where t is the on time; µ = 0,116 - proportionality coefficient characterizing temperature wear; θ n is the nominal temperature, and the residual life is calculated, characterized in that it additionally determines the number of n cycles of “heating - cooling” with a temperature difference of more than Δθ = αθ n , where α is a coefficient depending on the materials of the windings and insulation, for time t, and determine the residual resource by the formula:
Figure 00000009

where T 0 is the nominal resource of insulation of the transformer, k 1 and k 2 are weight coefficients equal to the calculated coefficients of the resource wear of the insulation of the transformer.
RU2014121132/07A 2014-05-23 2014-05-23 Method to monitor insulation resource of power transformer RU2559785C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014121132/07A RU2559785C1 (en) 2014-05-23 2014-05-23 Method to monitor insulation resource of power transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014121132/07A RU2559785C1 (en) 2014-05-23 2014-05-23 Method to monitor insulation resource of power transformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2559785C1 true RU2559785C1 (en) 2015-08-10

Family

ID=53796504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014121132/07A RU2559785C1 (en) 2014-05-23 2014-05-23 Method to monitor insulation resource of power transformer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2559785C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2649646C1 (en) * 2017-04-04 2018-04-04 Сергей Сергеевич Малафеев Method of monitoring the operating life of electrical isolation of a transformer
RU203907U1 (en) * 2020-10-26 2021-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" POWER TRANSFORMER TECHNICAL CONDITION ASSESSMENT DEVICE

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1000937A1 (en) * 1981-10-27 1983-02-28 Мелитопольский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Механизации Сельского Хозяйства Device for forecasting transformer insulation resource consumption
US4654806A (en) * 1984-03-30 1987-03-31 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for monitoring transformers
RU2242830C1 (en) * 2003-05-15 2004-12-20 Александр Николаевич Рассальский Power transformer monitoring device
RU2384879C1 (en) * 2008-08-15 2010-03-20 Владимир Филиппович Ермаков Power transformer life counter
RU112528U1 (en) * 2011-08-26 2012-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "АРГО-ЦЕНТР" AUTOMATED INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR RESOURCE RESOURCES INSULATION FOR POWER TRANSFORMER

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1000937A1 (en) * 1981-10-27 1983-02-28 Мелитопольский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Механизации Сельского Хозяйства Device for forecasting transformer insulation resource consumption
US4654806A (en) * 1984-03-30 1987-03-31 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for monitoring transformers
RU2242830C1 (en) * 2003-05-15 2004-12-20 Александр Николаевич Рассальский Power transformer monitoring device
RU2384879C1 (en) * 2008-08-15 2010-03-20 Владимир Филиппович Ермаков Power transformer life counter
RU112528U1 (en) * 2011-08-26 2012-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "АРГО-ЦЕНТР" AUTOMATED INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR RESOURCE RESOURCES INSULATION FOR POWER TRANSFORMER

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2649646C1 (en) * 2017-04-04 2018-04-04 Сергей Сергеевич Малафеев Method of monitoring the operating life of electrical isolation of a transformer
RU203907U1 (en) * 2020-10-26 2021-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" POWER TRANSFORMER TECHNICAL CONDITION ASSESSMENT DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102268968B1 (en) Induction heated roll apparatus and induction coil temperature detecting mechanism
CN105686618B (en) Determine the apparatus and method and heating control system and method for food type
CN105223329B (en) Transformer Winding material discrimination method based on pyroelectric effect
KR101279669B1 (en) Apparatus for planning maintenance of electric motor
RU2559785C1 (en) Method to monitor insulation resource of power transformer
EP2938159B1 (en) Induction heated roll apparatus
JP2016513948A (en) Temperature monitoring device, temperature monitoring system, and temperature monitoring method for monitoring temperature rise of rotary coupling and drive device
CN103376386B (en) Abnormal detector and method for detecting abnormality
RU2019131577A (en) METHOD AND DEVICE FOR COOKING FOR COOKING FOOD
US20130187389A1 (en) Method for predictive monitoring of switch contactors and system therefor
JP2014120371A (en) Relay
CN107562088A (en) The temperature controller and temprature control method of a kind of resistance measurement
CN105509893B (en) Thermal imaging temperature measurement on-line method
JP2017082681A5 (en)
CN105044417A (en) System and method for measuring active power in a load without a load voltage
RU2649646C1 (en) Method of monitoring the operating life of electrical isolation of a transformer
JP2011062730A (en) Device for and method of monitoring resistance welding
JP6481638B2 (en) Preventive maintenance device for motor drive system
CN207601003U (en) A kind of detection device and home appliance
TWI636272B (en) Battery monitoring system
CN203672529U (en) Motor dynamometer
JP2016158341A (en) Cooling fan driver in power conversion device
CN117404348B (en) Method and system for reducing power consumption of testing machine
CN204154855U (en) A kind of electrical strength measurement mechanism of insulating material
CN203572880U (en) Device for measuring resistor temperature coefficient of overhead stranded wire