RU1814733C

RU1814733C - Method for determining excess of temperature of dry-type transformer windings over ambient temperature

Info

Publication number: RU1814733C
Authority: RU
Inventors: Роблен Хоренович Бальян; Михаил Захарович Гельман
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор"
Priority date: 1991-05-20
Filing date: 1991-05-20
Publication date: 1993-05-07

Abstract

Использование: в электротехнике и радиоэлектроника , в частности в способах ис- пытэни трансформаторов на нагрев, Сущность .изобретени : способ включает в себ установление тепловых режимов в электрических режимах хол остого хода и КО роткого замыкани и определение превышени температуры обмоток в этих режимах. При этом режим холйстого хода устанавливают при напр жении Uxx UH V (1 + 22 а короткого замыкани при токе V (1 +0,78)/S Изобретение относитс к электротехни- ..ке и радиоэлектронике, а именно к способам испытани трансформаторов на нагрев. Цель изобретени - повышение точности определени превышени температуры обмоток сухих трансформаторов над температурой окружающей среды и экономи ма териалов трансформаторов. где V(v + o,6)/(l+0,200 v, соотношение соответственно расчетных потерь в магнито про воде и катушках и их поверхностей охлаждени , UH - номинальное напр жение, 1Н - номинальный ток. Определение превышени температуры обмоток в номинальном режиме осуществл ют путем суммировани : Гхх Тхх/Г +ГК3 ГкЗ/Г М +0,004 (t-ТК3 ), где г, г хх , f кз соответственно расчетное, в режиме холостого хода и в режиме короткого замыкани превышение температуры обмоток. Повышение точности достигаетс за счет учета не только потерь в самих обмотках , но и подогрева за счет потерь в магнитопроводе, что, в свою очередь, обусловливает повышение точности определени их надехсности и ресурса, а также более строгое соответствие ра.схода материалоа трансформаторов заданным требовани м по тепловому режиму, т.е. получение экономии этих материалов. 2 ил. Сущность изобретени состоит в следу ющем. Известен принцип суперпозиции, согласно которому превышение температуры обмоток сухих трансформаторов можно было бы определ ть как сумму превышений, полученных раздельно от двух источников потерь- магнитопровода и обмоток. Однако этот принцип, строго говор , нельз примен ть , если интенсивность объемно-распре00 Ј ч со СА) CJUsage: in electrical engineering and radio electronics, in particular in methods for testing transformers for heating, Summary of the invention: the method includes establishing thermal conditions in electric idling and short circuit short-circuit current modes and determining the temperature rise of the windings in these modes. In this case, the idling mode is set at a voltage Uxx UH V (1 + 22 a short circuit at a current V (1 +0.78) / S The invention relates to electrical engineering and electronics, and in particular to methods for testing transformers for heating The purpose of the invention is to increase the accuracy of determining the excess temperature of the windings of dry transformers over the ambient temperature and to save the materials of the transformers where V (v + o, 6) / (l + 0.200 v, the ratio of the calculated losses in the magneto-water and coils and their cooling surfaces, UH - nomi the total voltage, 1H is the rated current. The temperature rise of the windings in the nominal mode is determined by summing: Гхх Тхх / Г + ГК3 ГкЗ / Г М +0,004 (t-ТК3), where r, g хх, f кz are respectively calculated, in idle mode and in short circuit mode, the temperature of the windings is exceeded. Improving the accuracy is achieved by taking into account not only losses in the windings themselves, but also heating due to losses in the magnetic circuit, which, in turn, increases the accuracy of determining their reliability and life, as well as more strict The corresponding compliance of the material consumption of transformers with the specified requirements for thermal conditions, i.e. getting savings on these materials. 2 ill. The invention is as follows. The principle of superposition is known, according to which the temperature rise of the windings of dry transformers could be defined as the sum of the excesses obtained separately from two sources of loss — the magnetic circuit and the windings. However, this principle, strictly speaking, cannot be applied if the intensity of the volumetric distribution00 Ј h with SA) CJ

Description

деленных источников тепла зависит от температуры , интенсивность одних источников зависит от интенсивности других, а также, когда теплофизические характеристики, в частности коэффициент теплоотдачи, завис т от температуры. В трансформаторах потери в обмотках вл ютс объемно-распределенными источниками тепла, интенсивность которых зависит от температуры. Кроме того, нагрев обмоток обусловлен не только потер ми в самих обмотках, но и подогревом за счет потерь в магнитол роводе.divided heat sources depends on temperature, the intensity of some sources depends on the intensity of others, and also when the thermophysical characteristics, in particular the heat transfer coefficient, depend on temperature. In transformers, losses in the windings are space-distributed heat sources, the intensity of which depends on temperature. In addition, heating of the windings is caused not only by losses in the windings themselves, but also by heating due to losses in the radio wire.

Особенности теплового режима сухих трансформаторов рассмотрены в работе, где показано, что основными факторами, определ ющими превышение температуры обмоток таких трансформаторов над температурой окружающей среды, вл ютс , помимо абсолютных величин, соотношени потерь в магнитопроводе и обмотках и их поверхностей охлаждени V,/. На основании теоретического анализа и многочислен- ных экспериментальных данных, обработанных по результатам испытаний сухих трансформаторов различных конструкций (стержневой, броневой, тороидальной ) при различной геометрии различных размерах получено,что превышение температуры обмоток описываетс выражением:The thermal conditions of dry transformers are considered in the work, where it is shown that the main factors determining the temperature rise of the windings of such transformers over the ambient temperature are, in addition to absolute values, the ratio of losses in the magnetic circuit and windings and their cooling surfaces V, /. Based on the theoretical analysis and numerous experimental data processed according to the test results of dry transformers of various designs (rod, armor, toroidal) with different geometries of different sizes, it was found that the temperature rise of the windings is described by the expression:

т ( р с + р 0 уа П хt (p s + p 0

СПJoint venture

(v + 0.6)/(1 4-0,2/3v) (v + 0.6) / (1 4-0,2 / 3v)

где П - поверхность охлаждени катушек, РС.РО - потери соответственно в магнитопроводе (стали) и обмотках (катушках), а- коэффициент. теплоотдачи. Выражение (1) может быть представлено как суммировани двух составл ющихwhere P is the cooling surface of the coils, RS.RO are the losses, respectively, in the magnetic circuit (steel) and windings (coils), and a is the coefficient. heat transfer. Expression (1) can be represented as a summation of two components

00

55

учитыва , что уменьшение теплоотдачи, пропорциональное как известно корню четвертой степени из соотношени превышений температуры обмоток в соответствующих режимах , т.е. в данном случае в режимах холостого хода и номинального.taking into account that the decrease in heat transfer, proportional to the root of the fourth degree, is known from the ratio of the temperature rise of the windings in the corresponding modes, i.e. in this case in idle and nominal modes.

Потери в обмотках, как известно, определ ютс в режиме короткого замыкани ( ) на номинальной частоте. Превышение температуры обмоток из (1,2), учитыва не только уменьшение коэффициента теплоотдачи, но и уменьшение коэффициента сопротивлени , в этом режиме составит:The losses in the windings are known to be determined in short circuit mode () at the rated frequency. Exceeding the temperature of the windings from (1.2), taking into account not only a decrease in the heat transfer coefficient, but also a decrease in the resistance coefficient, in this mode will be:

Гкз Ро/(1 +0,78/3)Gkz Ro / (1 + 0.78 / 3)

+0,0.04(г-гк3)сгП (4) +0.0.04 (g-gk3) sgP (4)

00

, Потери холостого хода, как известно, примерно пропорциональны квадрату индукции . Вместе с тем, индукци в магнитопроводе в режиме холостого хода, Idle losses are known to be approximately proportional to the square of the induction. However, the induction in the magnetic circuit in idle mode

5 пропорциональна напр жению. Потери короткого замыкани (потери в обмотках) пропорциональны квадрату тока, Как следует из (2-4), дл получени составл ющих превышени температуры обмоток в номиналь0 ном режиме следует установить на номинальной частоте режимы холостого хода при напр жении, отличном от номинального в отношении (1+2, и короткого замыканий при токе, отличном от номинального в отношении ( 1 4- 0,78 /3 ) , а суммирование превышений температуры в этих режимах осуществл ть по выражению:5 is proportional to voltage. Short-circuit losses (losses in the windings) are proportional to the square of the current.As follows from (2-4), in order to obtain components that exceed the temperature of the windings in the rated mode, the idling modes at the voltage different from the rated voltage should be set at the rated frequency ( 1 + 2, and short circuits at a current different from the rated one in relation to (1 4 - 0.78 / 3), and the summation of temperature rises in these modes is carried out according to the expression:

0V-7 V-70V-7 V-7

Г ном Г хх ГХХ/Г +ГК3 ГкЗ/Г X 4-0,004 (Г -Гкз)G Mr. G xx GHH / G + GK3 GkZ / G X 4-0,004 (G-Gkz)

г (Рс/(5 + )аПg (Pc / (5 +) aP

гдеWhere

6 1 +/3 (V + 0,6)/(1 4-0,2/3v) .6 1 + / 3 (V + 0.6) / (1 4-0.2 / 3v).

Потери в магнитопроводе, как известно, определ ютс в режиме холостого хода (v « ) на номинальной частоте. При этом превышение температуры обмоток из (1 и 2) в этом режиме составитThe losses in the magnetic circuit are known to be determined in idle mode (v ") at the nominal frequency. In this case, the temperature rise of the windings from (1 and 2) in this mode will be

т хх Р с/О +2.) Vrxx/r an (3)t xx R s / O +2.) Vrxx / r an (3)

4545

50fifty

5555

Предложенный способ выполн етс следующим образом (на примере стандартной конструкции сухих трансформаторов на ленточных сердечниках ПЛ 16/32-80).The proposed method is carried out as follows (using the example of the standard design of dry transformers on tape cores PL 16 / 32-80).

Перед началом испытаний измер ют сопротивление посто нному току одной из обмоток - ,4 Ом и термометром определ ют температуру окружающей среды (). Далее в соответствии со способом устанавливают электрический режим холостого хода на номинальной частоте 400 Гц, Дл этого с помощью автотрансформатора, подключенного к источнику питани номинальной частоты, по вольтметру устанавливают напр жениеBefore starting the tests, the direct current resistance of one of the windings, 4 ohms, is measured and the ambient temperature () is determined with a thermometer. Further, in accordance with the method, the electric idle mode is set at a nominal frequency of 400 Hz. For this, using a voltage transformer connected to a power source of a nominal frequency, the voltage is set using a voltmeter

V хх V „ом (1 + 2,2 162 хV xx V „ohm (1 + 2.2 162 x

х(1 4-2,2 VoT)/1,31 210 В,x (1 4-2.2 VoT) / 1.31 210 V,

где коэффициенты /3 0,3 , v 1,27 выбираютс в соответствии с технической документацией на трансформатор. аwhere the coefficients / 3 0.3, v 1.27 are selected in accordance with the technical documentation for the transformer. and

6 1 ,6)7(1 + 0,2Јv) 131. Затем в течение 4 ч поддерживают режим холостого хода, устанавлива тепловой режим, после чего трансформатор отключают и определ ют превышение температуры обмоток методом сопротивлени (ГОСТ 22765-89). Дл этого измер ют гор чее сопротивление обмотки ,6 Ом, холодное сопротивление которой было измерено до начала тепловых испытанийгНх 75,4 Ом, измер ют температуру окружающей среды с помощью термо- метра , а превышение температуры обмоток определ ют по известной формуле6 1, 6) 7 (1 + 0.2Јv) 131. Then, for 4 hours, the idle mode is maintained, the thermal mode is set, after which the transformer is turned off and the temperature rise of the windings is determined by the resistance method (GOST 22765-89). To do this, measure the hot resistance of the winding, 6 Ohms, the cold resistance of which was measured prior to the start of the thermal test, Hx 75.4 Ohms, measure the ambient temperature using a thermometer, and the temperature rise of the windings is determined by the well-known formula

Гхх (235+tx) + + (tx--tr)30,5°CGhh (235 + tx) + + (tx - tr) 30.5 ° C

Аналогично определ ют превышение температуры в режиме короткого замыкани , устанавлива с помощью автотрансформатора , подключенного к источнику питани номинальной частоты, по амперметру ток2Q The temperature excess in the short-circuit mode is similarly determined by setting with the help of an autotransformer connected to a power source of a nominal frequency, using a current meter 2Q

1кЗ 1 ном у(1 +0,78Ј) 2,4х1kZ 1 nom y (1 + 0.78Ј) 2.4x

х V(1 +0,78 -0,3)/1,31 3,8 А.x V (1 + 0.78 -0.3) / 1.31 3.8 A.

Далее в течение 4 ч поддерживают режим короткого замыкани при токе ,8 А, после чего трансформатор отключают и аналогично определ ют и ,2 Ом и превышение температуры обмоток . Дл определени превышени температуры обмоток трансформатора в но - минальном режиме суммируют превышени температуры, полученные в режиме холостого хода и короткого замыкани по формуле:Then, a short circuit mode is maintained for 4 hours at a current of 8 A, after which the transformer is turned off and 2 Ohms and the temperature rise of the windings are similarly determined. To determine the temperature rise of the transformer windings in the nominal mode, the temperature rises obtained in the idle mode and short circuit are summed up according to the formula:

х 1 + 0,004 (г-Гкз) 46.° С ,x 1 + 0.004 (g-Gcc) 46. ° C,

Claims

where g 50 ° - the calculated excess temperature of the windings in the nominal mode. SUMMARY OF THE INVENTION A method for determining the temperature rise of dry transformer windings over ambient temperature, including setting a short circuit mode at the rated frequency, determining a temperature rise of the windings, in this mode, short circuit, characterized in that, in order to improve the accuracy of determining the temperature rise and save materials transformers, additionally set the idle mode at the rated frequency at voltage

U xx V nom V (1 + 2.2v).

25

Where

5 1 + Ј

(v +0.6) 7 (1 + 0.2Јg)

Q

5

v y, the ratio, respectively, of the calculated losses in the magnetic circuit and coils and their cooling surfaces;,

UHOM is the rated voltage, the excess of the windings in the idle mode Gxx is determined and the excess of the temperature of the windings is determined as the sum of g Gxx-Ykz, where

t | «s t 1 +0.004 (t - t out) is the temperature rise of the windings taking into account the coefficient of resistance of the windings, and t is the calculated temperature rise of the windings in the nominal mode, and the short circuit mode is set at current

З 1 nom. (1 + 0.78Ј) / S,

where 1nom is the rated current, and the temperature rise of the windings in the nominal mode is determined by the formula

55

Tnom VTXX / r Txx + (TKZ / t) Tkz.