RU196111U1 - Device for assessing the mechanical state of power transformer windings - Google Patents

Device for assessing the mechanical state of power transformer windings Download PDF

Info

Publication number
RU196111U1
RU196111U1 RU2019102175U RU2019102175U RU196111U1 RU 196111 U1 RU196111 U1 RU 196111U1 RU 2019102175 U RU2019102175 U RU 2019102175U RU 2019102175 U RU2019102175 U RU 2019102175U RU 196111 U1 RU196111 U1 RU 196111U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
windings
transformer
power transformer
power
output
Prior art date
Application number
RU2019102175U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Михайлович Александров
Original Assignee
Николай Михайлович Александров
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 Николай Михайлович Александров filed Critical Николай Михайлович Александров
Priority to RU2019102175U priority Critical patent/RU196111U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU196111U1 publication Critical patent/RU196111U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/62Testing of transformers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области дефектографирования и позволяет обнаруживать дефекты обмоток трансформатора при его производстве и повреждения обмоток трансформатора, которые возникают во время его эксплуатации при коротких замыканиях (КЗ) и при осуществлении испытании трансформатора на электродинамическую стойкость при КЗ.Устройство оценки механического состояния обмоток силовых трансформаторов позволяет в режиме реального времени произвести измерения и рассчитать отношение уровней выходного напряжения к уровню входного напряжения силового трансформатора и построить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), посредствам которой делается вывод о дефекте в обмотках силового трансформатора.Положительный эффект устройства заключается в повышении надежности работы силовых трансформаторов за счет предложенного устройства диагностирования и более точного определения наличия дефектов в его обмотках, а также определения места повреждения.The utility model relates to the field of defectography and allows to detect defects in transformer windings during its manufacture and damage to transformer windings that occur during its operation during short circuits and during transformer electrodynamic resistance testing during short circuit. Device for assessing the mechanical state of power transformer windings allows real-time measurements and calculation of the ratio of output voltage levels to input n voltage of the power transformer and build the amplitude-frequency characteristic (AFC), through which it is concluded that there is a defect in the windings of the power transformer. The positive effect of the device is to increase the reliability of the power transformers due to the proposed diagnostic device and more accurately determine the presence of defects in its windings, and also determining the location of the damage.

Description

Полезная модель относится к области дефектографирования и позволяет обнаруживать дефекты при изготовлении и повреждения обмоток трансформаторов, которые возникают во время его эксплуатации при близких к трансформатору коротких замыканиях (КЗ) и при испытаниях трансформаторов на электродинамическую стойкость при КЗ. Существуют различные методы дефектографирования и среди всех методов наиболее часто применяемым на данный момент является метод измерения сопротивления короткого замыкания, по измерению которого можно сделать вывод о наличии дефектов в обмотке силового трансформатора.The utility model relates to the field of defectography and allows to detect defects in the manufacture and damage of transformer windings that occur during its operation with short circuits (SC) close to the transformer and when transformers are tested for electrodynamic resistance during short circuit. There are various methods of defectography and among all the methods currently used most often is the method of measuring short circuit resistance, by measuring which we can conclude that there are defects in the winding of the power transformer.

Известно устройство измерения индуктивности короткого замыкания обмотки силового трансформатора для дефектографирования состояния обмоток (патент RU 2184999 от 20.04.2001), включающем источник постоянного напряжения, подключаемого к обмотке трансформатора, преобразователя тока в напряжение, аналого-цифрового преобразователя, контроллера.A device for measuring the inductance of a short circuit of a winding of a power transformer for defectography of the state of the windings (patent RU 2184999 from 04/20/2001), including a constant voltage source connected to the transformer winding, current-to-voltage converter, analog-to-digital converter, controller.

Недостатком данного устройства является то, что параметры витковых замыканий (количество короткозамкнутых витков) имеют большой разброс, что требует измерения индуктивности с достаточно большой точностью.The disadvantage of this device is that the parameters of the short circuits (the number of short-circuited turns) have a large spread, which requires measuring the inductance with sufficiently high accuracy.

Известно устройство обнаружения витковых замыканий обмоток трансформаторов (патент RU 172494 U1), позволяющее обнаруживать витковые замыкания в обмотках трансформатора в широком диапазоне поврежденных (замкнутых) витков, за счет возможности измерения переходных процессов в широком диапазоне времен и отстраиваться от токов намагничивания трансформатора, измеряя переходный процесс в самом повреждении, а именно в короткозамкнутых витках обмотки трансформатора.A device for detecting coil faults of transformer windings (patent RU 172494 U1), which allows to detect coil faults in the transformer windings in a wide range of damaged (closed) turns, due to the possibility of measuring transients in a wide range of times and to tune from the magnetization currents of the transformer by measuring the transient in the damage itself, namely in the short-circuited turns of the transformer winding.

Недостатком данного устройства является то, что данным устройством невозможно определить другие дефекты обмотки силовых трансформаторов, кроме виткового замыкания, например, таких как, скручивание, раскручивание, распрессовка, осевые и радиальные деформации, полегание обмоточного провода.The disadvantage of this device is that with this device it is impossible to determine other defects in the windings of power transformers, except for a short circuit, for example, twisting, unwinding, unpressing, axial and radial deformations, lodging of a winding wire.

Задачей полезной модели является разработка устройства оценки механического состояния обмоток силовых трансформаторов, в котором устранены недостатки приведенных устройств.The objective of the utility model is to develop a device for assessing the mechanical state of power transformer windings, in which the disadvantages of the above devices are eliminated.

Техническим результатом предполагаемой полезной модели является улучшение надежной работы силовых трансформаторов за счет более точной определения наличия дефектов в его обмотках.The technical result of the proposed utility model is to improve the reliable operation of power transformers by more accurately determining the presence of defects in its windings.

Технический результат достигается тем, что устройство оценки механического состояния обмоток трансформаторов (фиг. 1 поз. 1) под управление управляющего устройства (фиг. 1 поз. 2), состоящее из контроллера (фиг. 1 поз. 3), источника регулируемого переменного напряжения (фиг. 1 поз. 4), управляемого реле (фиг. 1 поз. 5), аналого-цифровых преобразователей в количестве 2 шт. (фиг. 1 поз. 6 и фиг. 1 поз. 7), измеряет амплитудно-частотную характеристику емкостно-индуктивной связи между обмотками силового трансформатора (поз. 8)The technical result is achieved by the fact that the device for assessing the mechanical state of the transformer windings (Fig. 1, pos. 1) under the control of a control device (Fig. 1, pos. 2), consisting of a controller (Fig. 1, pos. 3), a variable voltage source ( Fig. 1 pos. 4), controlled relay (Fig. 1 pos. 5), analog-to-digital converters in the amount of 2 pcs. (Fig. 1, pos. 6 and Fig. 1, pos. 7), measures the amplitude-frequency characteristic of capacitively inductive coupling between the windings of a power transformer (pos. 8)

Сущность измерения показана на (фиг 2). Выходное напряжение устанавливается контроллером на уровне не более 10 В и с определенным интервалом изменяется частота выходного сигнала в диапазоне от 20 Гц до 2,5 МГц. Через управляемое реле напряжение подается на выход устройства и далее с помощью коаксиального кабеля подается на один из вводов силового трансформатора. Оплетка коаксиального кабеля со стороны вывод трансформатора подключается к баку заземленного силового трансформатора. На вход Измеритель 1 подключается коаксиальный кабель, идущий к тому же выводу силового трансформатора, к которому подключен выход генератора и с помощью АЦП 1 на контроллер передается значение напряжения на выводе силового трансформатора. На вход Измеритель 2 подключается коаксиальный кабель, идущий к другому выводу трансформатора, и с помощью АЦП 2 на контроллер передается напряжение с другого вывода трансформатора.The essence of the measurement shown in (Fig 2). The output voltage is set by the controller at a level of not more than 10 V and the frequency of the output signal in the range from 20 Hz to 2.5 MHz changes with a certain interval. Through a controlled relay, the voltage is supplied to the output of the device and then, using a coaxial cable, is supplied to one of the inputs of the power transformer. The braid of the coaxial cable from the transformer terminal is connected to the tank of the grounded power transformer. A coaxial cable is connected to the input of Meter 1, which goes to the same output of the power transformer, to which the generator output is connected, and using the ADC 1, the voltage value at the output of the power transformer is transferred to the controller. A coaxial cable connected to the other terminal of the transformer is connected to the input of Meter 2, and the voltage from the other terminal of the transformer is transmitted to the controller using ADC 2.

На каждом шаге по частоте рассчитывается отношение уровня выходного напряжения (Измеритель 2) к уровню входного напряжения (Измеритель 1) по формулеAt each frequency step, the ratio of the output voltage level (Meter 2) to the input voltage level (Meter 1) is calculated by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

На экране управляющего устройства в программе автоматически строится характеристика, где по оси абсцисс откладывается частота по логарифмической шкале, а по оси ординат - значение АЧХ полученное на соответствующей частоте.On the screen of the control device in the program, a characteristic is automatically built where the frequency on the abscissa is plotted on a logarithmic scale, and on the ordinate axis is the frequency response obtained at the corresponding frequency.

Сравнение характеристик осуществляется путем расчета коэффициента корреляции (КК) в трех частотных диапазонах, по которым делается вывод о наличии и месте повреждения обмотки силового трансформатора.Comparison of the characteristics is carried out by calculating the correlation coefficient (CC) in three frequency ranges, according to which it is concluded that the winding of the power transformer is present and damaged.

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где xi и yi - i значения наборов данных x и y (в дБ), а

Figure 00000003
и
Figure 00000004
- средние значения; x и y - наборы данных характеристик для первого и второго измерения АЧХ соответственно.where x i and y i - i are the values of the data sets x and y (in dB), and
Figure 00000003
and
Figure 00000004
- average values; x and y are the data sets of characteristics for the first and second measurements of the frequency response, respectively.

Изменения характеристики в определенном частотном диапазоне соответствуют конкретным изменениям в силовом трансформаторе:Changes in the characteristics in a certain frequency range correspond to specific changes in the power transformer:

до 2 кГц - дефект в магнитопроводе;up to 2 kHz - a defect in the magnetic circuit;

20-400 кГц - дефект в обмотке (витковое замыкание, скручивание/раскручивание, полегание обмоточного провода, радиальные или осевые деформации);20-400 kHz - defect in the winding (winding, twisting / untwisting, lodging of the winding wire, radial or axial deformation);

400 кГц - 1,2 МГц - плохое заземление или подключение измерительных кабелей к вводам трансформатора.400 kHz - 1.2 MHz - poor grounding or connection of measuring cables to the transformer inputs.

Claims (1)

Устройство оценки механического состояния обмоток силовых трансформаторов, состоящее из источника напряжения, управляемого реле, аналогово-цифровых преобразователей, которые передают значения уровней напряжения обмоток трансформатора в контроллер, связанный с устройством управления и источником напряжения, отличающееся тем, что источник напряжения выполнен в виде источника синусоидального напряжения с изменяемой частотой, выход источника напряжения через контакт управляемого реле подключен между выводом одной из обмоток силового трансформатора и его корпусом, вход первого аналогово-цифрового преобразователя подключен между тем же выводом обмотки силового трансформатора и его корпусом, вход второго аналогово-цифрового преобразователя подключен между выводом другой обмотки силового трансформатора и его корпусом, контроллер в режиме реального времени на каждом шаге по частоте рассчитывает отношение уровней выходного напряжения к уровню входного напряжения силового трансформатора и передает результат на устройство управления, на экране которого строится амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), для расчета коэффициентов корреляции в трех частотных диапазонах, посредствам которых сравниваются полученные АЧХ и делается вывод о дефекте в обмотках силовых трансформаторов.A device for assessing the mechanical state of power transformer windings, consisting of a voltage source, a controlled relay, analog-to-digital converters that transmit the voltage levels of the transformer windings to a controller associated with a control device and a voltage source, characterized in that the voltage source is made in the form of a sinusoidal source voltage with a variable frequency, the voltage source output through the contact of a controlled relay is connected between the output of one of the power windings transformer and its case, the input of the first analog-to-digital converter is connected between the same output of the winding of the power transformer and its case, the input of the second analog-to-digital converter is connected between the output of the other winding of the power transformer and its case, the controller in real time at each frequency step calculates the ratio of the output voltage levels to the input voltage level of the power transformer and transfers the result to the control device, on the screen of which the amp is built cast-frequency characteristic (AFC), for calculating the correlation coefficients in three frequency ranges, by means of which the obtained AFC is compared and a conclusion is made about a defect in the windings of power transformers.
RU2019102175U 2019-01-24 2019-01-24 Device for assessing the mechanical state of power transformer windings RU196111U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019102175U RU196111U1 (en) 2019-01-24 2019-01-24 Device for assessing the mechanical state of power transformer windings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019102175U RU196111U1 (en) 2019-01-24 2019-01-24 Device for assessing the mechanical state of power transformer windings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU196111U1 true RU196111U1 (en) 2020-02-18

Family

ID=69626650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019102175U RU196111U1 (en) 2019-01-24 2019-01-24 Device for assessing the mechanical state of power transformer windings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU196111U1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2184999C1 (en) * 2001-04-20 2002-07-10 Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" Method for measuring short-circuit inductance of transformer for flaw inspection of windings
EP1398644B1 (en) * 2002-09-11 2005-06-29 Omicron electronics GmbH Device and method for testing a transformer
RU2012132161A (en) * 2012-07-26 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Марийский государственный университет" DEVICE FOR MONITORING THE STATE OF WINDING OF POWER TRANSFORMERS
WO2014161681A1 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Omicron Electronics Gmbh Method and device for testing a transformer
CN106233553A (en) * 2014-04-25 2016-12-14 立维腾制造有限公司 Ground fault detector
US9581637B2 (en) * 2011-05-17 2017-02-28 Haefely Test Ag Apparatus and method for testing winding resistances of transformers based on an inductive voltage drop
RU172494U1 (en) * 2017-02-02 2017-07-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" TRANSFORMER WINDING DETECTION DETECTION DEVICE
US20170227591A1 (en) * 2016-02-10 2017-08-10 General Electric Company Systems and methods for detecting turn-to-turn faults in windings
RU2642445C2 (en) * 2016-03-28 2018-01-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ) Device for determining turn-to-turn short circuits in power transformer windings with switching without excitation

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2184999C1 (en) * 2001-04-20 2002-07-10 Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" Method for measuring short-circuit inductance of transformer for flaw inspection of windings
EP1398644B1 (en) * 2002-09-11 2005-06-29 Omicron electronics GmbH Device and method for testing a transformer
US9581637B2 (en) * 2011-05-17 2017-02-28 Haefely Test Ag Apparatus and method for testing winding resistances of transformers based on an inductive voltage drop
RU2012132161A (en) * 2012-07-26 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Марийский государственный университет" DEVICE FOR MONITORING THE STATE OF WINDING OF POWER TRANSFORMERS
WO2014161681A1 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Omicron Electronics Gmbh Method and device for testing a transformer
CN106233553A (en) * 2014-04-25 2016-12-14 立维腾制造有限公司 Ground fault detector
US20170227591A1 (en) * 2016-02-10 2017-08-10 General Electric Company Systems and methods for detecting turn-to-turn faults in windings
RU2642445C2 (en) * 2016-03-28 2018-01-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ) Device for determining turn-to-turn short circuits in power transformer windings with switching without excitation
RU172494U1 (en) * 2017-02-02 2017-07-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" TRANSFORMER WINDING DETECTION DETECTION DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Abu-Siada et al. A novel online technique to detect power transformer winding faults
Hashmi et al. Calibration of on-line partial discharge measuring system using Rogowski coil in covered-conductor overhead distribution networks
CN106501562B (en) Isolated differential voltage probe for EMI noise sources
CN109521391B (en) Device and method for detecting turn-to-turn short circuit fault of generator voltage transformer winding
Rahimpour et al. The application of sweep frequency response analysis for the online monitoring of power transformers
US20050099187A1 (en) Method of diagnosing a fault on a transformer winding
CN117554856B (en) Performance verification device and method for active defense equipment for turn-to-turn short circuit of transformer
RU196111U1 (en) Device for assessing the mechanical state of power transformer windings
Florkowski et al. Transformer winding defects identification based on a high frequency method
Wilk et al. Investigations on sensitivity of FRA method in diagnosis of interturn faults in transformer winding
Setayeshmehr et al. On-line monitoring of transformer via transfer function
CN113030622A (en) Self-calibration-based automatic testing device for comprehensive characteristics of mutual inductor
Sharma et al. Development of reference SFRA plot of transformer at design stage using high frequency modelling
Kumar et al. Development and validation of rogowski coil with commercial high frequency current transformer for partial discharge detection
Raedler et al. Electrical interferences in SFRA measurements
Siddiqui et al. Novel sensor solutions for on-line PD monitoring
Nurmanova et al. Distribution transformer frequency response analysis: behavior of different statistical indices during inter-disk fault
CA2490472A1 (en) Electric power line on-line diagnostic method
CN112485728A (en) Method and equipment for evaluating short circuit bearing capacity test result of transformer
Bach et al. Comparative investigations using UHF and conventional PD-measuring equipment for the detection of artificial failures in a 110-kV-XLPE-cable termination
CN108051715B (en) Air-core reactor turn-to-turn insulation defect detection system and method
Polyakov et al. Power transmission lines monitoring system
Di Pasquale et al. Frequency characterization of cast-resin transformers
Luo et al. A test method of winding deformation excited by pseudorandom M-Sequences—Part II: Experiments and outlook
Manas et al. Development of a benchmark for the interpretation of transformer frequency response analysis results

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200317