PL223276B1 - Wysokoprądowa zwora do testowania transformatorów mocy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wysokoprądowa zwora do testowania transformatorów mocy znajdująca zastosowanie podczas wykonywania prób nagrzewania transformatorów, pełniąca rolę odłącznika w obwodzie wtórnym testowanego transformatora. Wysokoprądowa zwora może być obciążana prądem przemiennym o częstotliwości do 60 Hz do wartości 16 kA.

Transformatory mocy po wyprodukowaniu poddawane są wielu próbom fabrycznym w celu zweryfikowania poprawności ich działania. Jedną z typu prób jest próba nagrzewania transformatora w skład której wchodzi pomiar rezystancji uzwojeń transformatora, najczęściej uzwojeń str ony dolnego napięcia, który to pomiar przeprowadza się w bardzo krótkim czasie po zdjęciu obciążenia z transformatora i rozwarciu strony wtórnej transformatora. W trakcie trwania próby nagrzewania transformatora uzwojenia strony wtórnej są zwarte. Próba grzania może trwać nawet kilka godzin, a prądy płynące przez zworę mogą osiągać wartość rzędu kilkunastu kA, co powoduje silne nagrzewanie się elementów zwierających obwód elektryczny. Po zakończeniu próby grzania musi nastąpić szybkie rozwarcie uzwojeń wtórnych transformatora i następnie wykonuje się pomiary rezystancji uzwojeń. Im krótszy czas upłynie od wyłączenia transformatora do momentu wykonania pierwszego pomiaru rezystancji, tym mniejszym błędem są obarczone wyniki pomiarów. Znana zwora ma postać miedzianej szyny, podłączonej bezpośrednio do przepustów transformatora za pomocą przewodzących zacisków albo pośrednio za pomocą przewodzących tulei dystansowych i śrub. Zasadniczą wadą techniczną dotyc hczasowego rozwiązania jest stosunkowo długi czas wykonywania rozłączania zwory, ok. 4 minut, która to czynność wykonywana jest ręcznie przez kilku pracowników. Ręczne wykonywanie rozłączania zwory dodatkowo stwarza szereg zagrożeń dla obsługi, takich jak praca na wysokości, bowiem duże transformatory mocy często mają wysokość kilku metrów, czy praca w strefie występowania wysokich napięć lub kontakt z elementami o wysokiej temperaturze. Znane rozwiązania stosowane do autom atycznego rozwierania styków na przepustach transformatora dotyczą zwory prądowej o prądzie znamionowym 6 kA, a więc nie obejmują zwory wysokoprądowej o prądzie znamionowym 16 kA. Konstrukcja znanej zwory prądowej polega na wykorzystaniu szyny miedzianej jako głównego elementu przewodzącego prąd, a połączenie elektryczne realizowane jest poprzez styki, w których kluczowym czynnikiem decydującym o rezystancji styku jest ich siła docisku. Konstrukcja tego typu ma poważne wady i ograniczenia. Głównym ograniczeniem są relatywnie niskie wartości przenoszonych prądów oraz występowanie zjawiska naskórkowatości i nagrzewania się elementów czynnych, tj. przewodzących prąd, a w szczególności styków elektrycznych. Ponadto konstrukcja tego typu ma duży ciężar w odniesieniu do wartości przenoszonego prądu.

Istotą wysokoprądowej zwory do testowania transformatora mocy pełniącej rolę odłącznika dla obwodu wtórnego badanego transformatora jest to, że utworzona jest z aluminiowej rury, składającej się z części środkowej oraz dwóch części bocznych, wewnątrz których znajdują się elementy zwierne. Elementy zwierne utworzone są z aluminiowych cylindrów, przesuwnie umieszczonych wewnątrz rury części środkowej na obu jej końcach oraz ze styków kontaktowych. Styki kontaktowe zamocowane są do wewnętrznej powierzchni części środkowej na drodze przesuwu każdego z cylindrów oddzielnie i tak, że przy największym zbliżeniu do siebie cylindrów, przesuwanych przez tłoczyska siłowników umieszczonych wewnątrz rur części bocznych, styki kontaktowe usytuowane są między wewnętrzną powierzchnią rury części środkowej a zewnętrzną powierzchnią cylindrów tworząc styki zwierne zwory.

Korzystnie siłowniki sprzężone są pneumatycznie z pulpitem sterowniczym.

Korzystnie z pulpitem sterowniczym połączone są elektrycznie wentylatory, które umieszczone są na skrajnych końcach rur części bocznych w świetle otworów rur części bocznych.

Korzystnie do końców aluminiowej rury, składającej się z części środkowej oraz dwóch części bocznych dołączone są dodatkowe rurowe części skrajne wykonane z aluminium.

Korzystnie wentylatory umieszczone są na skrajnych końcach dodatkowych, rur części skrajnych, w świetle otworów rur części skrajnych.

Korzystnie że styki kontaktowe mają postać multi-złącz typu lamelki.

Korzystnie styki kontaktowe oraz zewnętrzna powierzchnia cylindra pokryte są warstewką srebra.

Zaletą zwory według wynalazku jest usprawnienie przeprowadzania testów transformatorów mocy, a zwłaszcza zwiększenie bezpieczeństwa podczas przeprowadzania prób nagrzewania i pomiarów rezystancji uzwojeń oraz skrócenie czasu pomiędzy zakończeniem prób grzania i rozpoczęciem pomiarów rezystancji. Zwora według wynalazku umożliwia uzyskanie dokładniejszych wyników pomiarów rezystancji, które nie są obarczone błędem wynikającym ze zmiany rezystancji w czasie

PL 223 276 B1 oraz pozwala na zmniejszenie pracochłonności przy przeprowadzaniu prób nagrzewania i pomiarze rezystancji uzwojeń. Modułowy charakter konstrukcji zwory pozwala na zastosowanie tego samego urządzenia do testowania transformatorów o różnych wymiarach.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy zwory w stanie odłączenia wraz z układem sterującym i sposób jej podłączenia do testowanego transformatora, fig. 2 - zworę w widoku perspektywicznym w pierwszej postaci wykonania wynalazku, fig. 3 - zworę w widoku perspektywicznym w drugiej postaci wykonania wynalazku, fig. 4 - zworę z fig. 3 w stanie otwarcia w przekroju wzdłużnym, a fig. 5 - zworę z fig. 3 w stanie zamknięcia w przekroju wzdłużnym.

Schemat ideowy zawiera testowany transformator mocy 1 oraz wysokoprądową zworę 2 z systemem styków pełniących rolę odłącznika 3 na połączeniach zwierających uzwojenia strony wtórnej transformatora, zasilanego ze źródła prądu w postaci generatora 4. Zwora wyposażona jest w pneumatyczne siłowniki 5, zasilane sprężonym powietrzem i kontrolowane z pulpitu sterowniczego 6 oraz wyposażona jest w wentylatory chłodzące 7. Pulpit sterowniczy 6 przystosowany jest do sterowania elektrycznego wentylatorami 7, a także do sterowania pneumatycznego siłownikami 5 zwory 2.

Zwora 2 w pierwszej postaci wykonania wynalazku ma postać aluminiowej rury, składającej się z części środkowej 2a oraz dwóch części bocznych 2b, symetrycznie usytuowanych względem części środkowej i przytwierdzonych do części środkowej 2a poprzez sztywne złącza 8. Do zewnętrznej powierzchni rury części środkowej 2a przytwierdzone są środkowe elektryczne zaciski przyłączeniowe 9, zaś do zewnętrznych powierzchni rur części bocznych 2b, przytwierdzone są elektryczne zaciski prz yłączeniowe skrajne 10. Część środkowa 2a wyposażona jest w dwa izolatory pierścieniowe 11, usytuowane pomiędzy zaciskami 9 a złączami 8, symetrycznie względem środkowego przekroju poprzecznego części 2a. Izolatory pierścieniowe 11 w stanie otwarcia zwory tworzą przerwę elektryczną w obwodzie wtórnym testowanego transformatora 1. Do rur części 2a i 2b zamocowane są pionowe izolatory wsporcze 12, do których zamocowana jest belka nośna 13, na której usytuowane są uchwyty montażowe 14, służące do zawieszenia zwory w trakcie wykonywania testów. Części boczne 2b wyposażone są ponadto w wentylatory 7, umieszczone w świetle otworów rury na jej końcach.

W drugiej postaci wykonania wynalazku do obu końców rur części bocznych 2b dołączone są dodatkowe aluminiowe, rurowe części skrajne 2c, poprzez złącza sztywne 8, identyczne jak w przypadku połączeń części 2a z częściami 2b. W takim przypadku wentylatory 7 umieszczone są na końcach rur części 2c, a nie na końcach rur części 2b. Do zewnętrznych powierzchni rur części bocznych 2c, przytwierdzone są również po dwa elektryczne zaciski przyłączeniowe skrajne 10, identyczne jak dla części 2b. Dołączenie dodatkowych części skrajnych 2c do części 2b ma na celu wydłużenie zwory i dopasowanie zacisków przyłączeniowych skrajnych 10 do rozstawu pomiędzy przepustami testowanego transformatora 1, do których to przepustów zwora 1 jest przyłączona elektrycznie za pomocą złącz elastycznych nie uwidocznionych na rysunku.

W obu postaciach wykonania wynalazku do zewnętrznych końców rur części bocznych 2b przytwierdzone są pokrywy 15, do których zamontowane są współosiowo dwa pneumatyczne siłowniki 5, z których każdy umieszczony jest osiowo we wnętrzu rury 2b, a które służą do napędzania aluminiowych cylindrów 16, umieszczonych współosiowo wewnątrz rury części środkowej 2a na jej skrajnych końcach i połączonych z tłoczyskami 17 siłowników 5, odpowiednio. Wewnątrz rury części środkowej 2a w pobliżu usytuowania izolatorów pierścieniowych 11, rozmieszczone są styki kontaktowe 18, w p ostaci multi-złącz typu MULTILAM. Cylindry 16 wraz ze stykami kontaktowymi 18 pełnią funkcję elementów zwiernych zwory 1 i stanowią integralną część toru prądowego strony wtórnej transformatora. Rozmieszczenie styków kontaktowych 18 i ich zależy od wartości prądu przepływającego przez tor prądowy. W niniejszym wynalazku zastosowano cztery zestawy styków kontaktowych. Każdy z zestawów składa się z dwóch taśm styków kontaktowych pracujących równolegle, co umożliwia uzyskanie przewodzenia prądu o wartości 16 kA. Wszystkie elementy zwierne tj. cylindry 16 i styki kontaktowe 18 pokryte są zewnętrzną warstwą srebra.

Podczas rozłączania zwory 1, element zwierny w postaci cylindra 16 przesuwa się pomiędzy elementami kontaktowymi 18 za pomocą siłownika pneumatycznego. Siłownik 5 ma korpus wykonany z aluminium i tłoczysko 17 wykonane ze stali niemagnetycznej. Na każdym siłowniku 5 zamontowane są kontaktrony, nie uwidocznione na rysunku, służące do odwzorowania położenia tłoczyska 17, a tym samym położenia cylindra 16. Kontaktrony powodują uruchomienie sygnałów kontrolnych na pulpicie sterowniczym 6, informujących o stanie pracy zwory. Sygnały z kontaktronów mogą być również wykorzystane do awaryjnego wyłączenia obwodu zasilania transformatora. Z pulpitu sterowniczego steruje

PL 223 276 B1 się pracą siłowników 5 oraz dokonuje się włączeń i wyłączeń wentylatorów 7, za pomocą których obniża się temperaturę toru prądowego, dzięki czemu można przeprowadzić próbę grzania do wartości obciążenia prądowego 16 kA. Po wyłączeniu zasilania transformatora 1 z generatora 3 w obwodzie elektrycznym przestaje płynąć prąd. Jest to moment kiedy z poziomu panelu sterującego 6 przesyła się sygnał wyzwalający otwarcie się styków zwiernych w zworze i utworzenie trwałej, bezpiecznej przerwy w obwodzie wtórnym transformatora. Cała operacja trwa kilka sekund i operację tę może wykonać tylko jedna osoba. Następnie wykonuje się pomiar rezystancji uzwojeń, który ze względu na niewielką zwłokę czasową nie jest obarczony błędem wynikającym ze zmiany rezystancji w czasie.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wysokoprądowa zwora do testowania transformatora mocy pełniąca rolę odłącznika (3) dla obwodu wtórnego badanego transformatora, znamienna tym, że utworzona jest z aluminiowej rury, składającej się z części środkowej (2a) oraz dwóch części bocznych (2b), wewnątrz których znajdują się elementy zwierne utworzone są z aluminiowych cylindrów (16) przesuwnie umieszczonych wewnątrz rury części środkowej (2a) na obu jej końcach oraz ze styków kontaktowych (18) zamocowanych do wewnętrznej powierzchni części środkowej (2a) na drodze przesuwu każdego z cylindrów (16) oddzielnie i tak, że przy największym zbliżeniu do siebie cylindrów (16), przesuwanych przez tłoczyska (17) siłowników (5) umieszczonych wewnątrz rur części bocznych (2b), styki kontaktowe (18) usytuowane są między wewnętrzną powierzchnią rury części środkowej (2a) a zewnętrzną powierzchnią cylindrów (16) tworząc styki zwierne zwory (2).
2. 2. Zwora według zastrz. 1, znamienna tym, że siłowniki (5) sprzężone są pneumatycznie z pulpitem sterowniczym (6).
3. 3. Zwora według zastrz. 2, znamienna tym, że z pulpitem sterowniczym (6) połączone są elektrycznie wentylatory (7), które umieszczone są na skrajnych końcach rur części bocznych (2b), w świetle otworów rur części bocznych (2b).
4. 4. Zwora według zastrz., znamienna tym, że do końców aluminiowej rury, składającej się z części środkowej (2a) oraz dwóch części bocznych (2b) dołączone są dodatkowe rurowe części skrajne (2c) wykonane z aluminium.
5. 5. Zwora według zastrz. 4, znamienna tym, że wentylatory (7) umieszczone są na skrajnych końcach dodatkowych, rur części skrajnych (2c), w świetle otworów rur części skrajnych (2c).
6. 6. Zwora według zastrz. 1, znamienna tym, że styki kontaktowe (18) mają postać multi-złącz typu lamelki.
7. 7. Zwora według zastrz. 6, znamienna tym, że styki kontaktowe (18) oraz zewnętrzna powierzchnia cylindra (16) pokryte są warstewką srebra.