RU2342673C2

RU2342673C2 - Method and device for time chart construction for selector and contactor of high-speed regulator-under-load (rul)

Info

Publication number: RU2342673C2
Application number: RU2006134816/28A
Authority: RU
Inventors: Георгий Михайлович Михеев (RU); Георгий Михайлович Михеев; Виктор Митрофанович Шевцов (RU); Виктор Митрофанович Шевцов; Тать на Георгиевна Михеева (RU); Татьяна Георгиевна Михеева
Original assignee: Георгий Михайлович Михеев; Виктор Митрофанович Шевцов; Татьяна Георгиевна Михеева
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2008-12-27
Also published as: RU2006134816A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention is attributed to power engineering and can be used in power transformer inspections, during commissioning, preventive and periodic tests for diagnosis of malfunctions in high-speed regulator-under-load (RUL), e.g. PHTA-Y-35/200. Essence: method for time chart construction for high-speed regulator-under-load (RUL) contacts switching where selector, contactor and actuating mechanism are made as one unit and where current limiting resistance with n terminals in each phase is present, consists in taking oscillograms of current in transformer winding phase circuits using multichannel digital oscilloscope relative to power transformer high-voltage winding to which RUL is connected. Additionally the oscillogram of potentials in current-limiting RUL resistance circuits is taken using three additional discrete channels of multichannel digital oscilloscope relative to three new introduced RUL terminals which have connection with (n-1) terminals of current limiting resistance of each RUL phase.

EFFECT: decrease in labor consumption, possibility to perform contact operation evaluation in operative condition.

3 cl, 3 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к способам и устройствам диагностики силовых трансформаторов в электроэнергетике, а именно электрическим измерениям параметров процесса переключения контактов быстродействующего регулятора под нагрузкой (РПН) с токоограничивающими сопротивлениями, в котором избиратель, контактор и приводной механизм выполнены в едином блоке. Испытание РПН производится ускоренным методом цифрового осциллографирования в полевых условиях на силовом трансформаторе, выведенном в ремонт, без его вскрытия и без слива трансформаторного масла.The invention relates to methods and devices for diagnosing power transformers in the electric power industry, namely, electrical measurements of the parameters of the process of switching contacts of a high-speed regulator under load (on-load tap-changer) with current-limiting resistances, in which the selector, contactor, and drive mechanism are made in a single unit. The on-load tap-changer test is performed by the accelerated method of digital oscillography in the field on a power transformer that has been put out for repair, without opening it and without draining the transformer oil.

Оно может быть использовано в энергетике при комплексных обследованиях силовых трансформаторов, при пусконаладочных, профилактических, периодических испытаниях РПН, например, типа PHTA-Y-35/200, в том числе для диагностики его неисправностей в условиях эксплуатации.It can be used in the energy sector for complex inspections of power transformers, commissioning, preventive, periodic tests of on-load tap-changers, for example, type PHTA-Y-35/200, including for diagnosing its malfunctions in operating conditions.

Предлагается использовать способ и устройство снятия временной диаграммы для вышеуказанных РПН с применением дополнительного осциллографирования сигналов в цепях токоограничивающих сопротивлений одновременно с осциллографированием токов фазы силового трансформатора.It is proposed to use the method and device for removing the time diagram for the above on-load tap-changers using additional oscillography of signals in the circuits of current-limiting resistances simultaneously with the oscillography of phase currents of the power transformer.

Уровень техникиState of the art

Известен способ для снятия временной диаграммы РПН, в котором избиратель, контактор и приводной механизм выполнены в едином блоке, включающий осциллографирование токов дугогасительных и главных контактов с помощью специальной схемы раздвоения токов осциллографирования по четным и нечетным неподвижным контактам РПН через одинаковые активные сопротивления с использованием осциллографа и источника постоянного тока [Устройство регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой типа PHTA-Y-35/200Р-16/20-93У1. Руководство по эксплуатации ИБДШ. 674261.023 РЭ. ООО Тольяттинский трансформаторный завод. С.51].There is a method for taking the time diagram of the on-load tap-changer, in which the selector, contactor and drive mechanism are made in a single unit, including oscillography of the currents of the arrester and main contacts using a special scheme of bifurcation of the currents of the oscillography on the even and odd fixed contacts of the on-load tap-changer through the same active resistances using an oscilloscope and DC source [Voltage regulation device for power transformers under load type PHTA-Y-35 / 200Р-16 / 20-93У1. Operation manual 674261.023 OM. LLC Togliatti Transformer Plant. P.51].

Однако данный способ осциллографирования возможно осуществить только на заводе-изготовителе с помощью специального стенда, содержащего автономный электрический привод для переключения РПН с одного положения на другое и блок дополнительных активных сопротивлений. В полевых условиях, когда РПН установлен в рабочее положение в силовом трансформаторе, известный способ применить для снятия временной диаграммы контактной системы РПН не возможно.However, this method of oscillography can only be carried out at the factory using a special stand containing an autonomous electric drive for switching on-load tap-changers from one position to another and a block of additional active resistances. In the field, when the on-load tap-changer is installed in the working position in the power transformer, it is not possible to use the known method for taking the time diagram of the on-load tap-changer system.

Известен также способ осциллографирования РПН без вскрытия бака РПН и слива трансформаторного масла и устройство для его осуществления относительно высоковольтной обмотки силового трансформатора, к которой подключен РПН, с последующим анализом осциллограмм и оценкой параметров с помощью трехканального цифрового осциллографа (ЦО) и источника постоянного напряжения [Федоров Ю.А., Михеев Г.М., Шевцов В.М., Баталыгин С.Н. Способ оценки в силовых трехфазных трансформаторах параметров процесса переключения контактов контактора быстродействующего регулятора под нагрузкой без его вскрытия и устройство для его осуществления // Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке 2004137182/28(040442) от 03.07.2006].There is also a method of oscilloscope on-load tap-changer without opening the on-load tap-changer tank and draining transformer oil and a device for its implementation relative to the high-voltage winding of the power transformer to which the on-load tap-changer is connected, followed by analysis of the oscillograms and parameter estimation using a three-channel digital oscilloscope (TsO) and a constant voltage source [Fedorov Yu.A., Mikheev G.M., Shevtsov V.M., Batalygin S.N. The method of evaluating the parameters of the process of switching the contacts of the contactor of a high-speed controller under load without opening it and the device for its implementation in power three-phase transformers // Positive decision on the grant of a patent of the Russian Federation according to the application 2004137182/28 (040442) dated 03.07.2006].

Однако с помощью данного способа невозможно осуществить полноценный контроль параметров переключения контактов тех типов РПН, в которых избиратель, контактор и приводной механизм выполнены в едином блоке.However, using this method, it is impossible to fully control the parameters of switching contacts of those types of on-load tap-changers in which the selector, contactor and drive mechanism are made in a single unit.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задача изобретения - создание способа всесезонного диагностирования работы главных и дугогасительных контактов РПН, в которых избиратель, контактор и приводной механизм выполнены в едином блоке, силового трансформатора без его вскрытия, сокращающего трудозатраты при его осуществлении, позволяющего провести оценку параметров процесса переключения главных и дугогасительных контактов одновременно всех фаз без демонтажа РПН из силового трансформатора, а также создание устройства для его осуществления.The objective of the invention is the creation of a method of all-weather diagnosing the operation of main and arrester contacts of the on-load tap-changer, in which the selector, contactor and drive mechanism are made in a single unit, the power transformer without opening it, reducing labor costs during its implementation, allowing to evaluate the parameters of the process of switching the main and arcing contacts simultaneously all phases without removing the on-load tap-changer from the power transformer, as well as creating a device for its implementation.

Поставленная задача решается благодаря тому, что способ снятия временной диаграммы быстродействующего РПН, в котором избиратель, контактор и приводной механизм выполнены в едином блоке и имеющий токоограничивающее сопротивление с n выводами в каждой фазе, с помощью многоканального ЦО относительно высоковольтной обмотки силового трансформатора, к которой подключен РПН, дополняется осциллографированием сигналов относительно трех введенных новых выводов РПН A₁, B₁, C₁ регулятора, которые имеют связь с n-1 выводами токоограничивающего сопротивления каждой фазы РПН, с помощью трех дискретных каналов многоканального ЦО, причем момент замыкания дугогасительного контакта регистрируется по резкому увеличению, а размыкание главного контакта по резкому уменьшению сигналов на каждом дискретном входе каналов ЦО. Для реализации диагностики регулятора, содержащего в каждой фазе токоограничивающее сопротивление, выполненное из высокоомного провода и имеющее первый, n-1 и n выводы, первый вывод которого подключен к дугогасительному контакту, а n-й вывод - к общей точке соединения главного контакта и нейтрали силового трансформатора, предлагается использовать устройство, содержащее трехканальный источник постоянного напряжения с положительными зажимами и объединенными отрицательными полюсами общим зажимом и ЦО, имеющий три канала тока с шестью входными разноименными зажимами, из которых три отрицательных зажима присоединяются проводами к аппаратным зажимам выводов трех фаз обмотки силового трансформатора, а три положительных зажима присоединяются к положительным зажимам каналов напряжения источника постоянного напряжения, чей общий зажим одновременно подключен к зажиму нейтрали трансформатора и объединенным отрицательным полюсам источника постоянного напряжения, используется также три дискретных канала, зажимы которых через трехпроводный кабель соответственно подключены к трем дополнительным выводам A₁, B₁, C₁, вынесенным наружу силового трансформатора, которые посредством трех изолированных проводников соединены соответственно с n-1 выводами токоограничивающих сопротивлений РПН каждой фазы.The problem is solved due to the fact that the method of taking the time diagram of a high-speed on-load tap-changer, in which the selector, contactor and drive mechanism are made in a single unit and having current-limiting resistance with n terminals in each phase, using a multichannel central circuit with respect to the high-voltage winding of the power transformer to which it is connected The on-load tap-changer is supplemented by oscillography of the signals with respect to the three introduced new on-load tap-changer leads A ₁ , B ₁ , C _{1 of the} controller, which are connected to n-1 terminals of the current-limiting the rotation of each phase of the on-load tap-changer, using three discrete channels of a multi-channel DOC, the closure of the arcing contact being recorded by a sharp increase, and the opening of the main contact by a sharp decrease in signals at each discrete input of the DOC channels. To implement the diagnostics of a regulator containing in each phase a current-limiting resistance made of a high-resistance wire and having first, n-1 and n terminals, the first terminal of which is connected to an arcing contact, and the nth terminal is to a common connection point between the main contact and the power neutral transformer, it is proposed to use a device containing a three-channel DC voltage source with positive terminals and combined negative poles with a common terminal and a central circuit having three current channels with six inputs unlike clamps, of which three negative clamps are connected by wires to the hardware clamps of the terminals of the three phases of the power transformer winding, and three positive clamps are connected to the positive clamps of the voltage channels of the DC voltage source, whose common clamp is simultaneously connected to the neutral terminal of the transformer and the combined negative poles of the DC source voltage, three discrete channels are also used, the terminals of which are connected through a three-wire cable respectively to three additional terminals A ₁ , B ₁ , C ₁ , carried outside the power transformer, which are connected through three insulated conductors respectively to n-1 terminals of the current-limiting on-load tap-changers of each phase.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 приведена схема подключения цифрового осциллографа для снятия временной диаграммы быстродействующего РПН, в котором избиратель, контактор и приводной механизм выполнены в едином блоке.Figure 1 shows the connection diagram of a digital oscilloscope for capturing the timing diagram of a fast on-load tap-changer, in which the selector, contactor and drive mechanism are made in a single unit.

Для диагностики цепей дугогасительных контактов - 19 регулятора типа РНТА-Y-35/200 Тольяттинского трансформаторного завода на фиг.1 приведена схема подключения ЦО - 15 к выводам высоковольтной обмотки А, В, С и нейтрали N силового трансформатора - 10, с помощью четырехпроводного кабеля - 14. Цифровой осциллограф - 15, имеющий три измерительных датчиков тока (ИДТ), три дискретных канала (D₁, D₂, D₃) питается от трехканального источника постоянного напряжения - 16. Регулятор типа PHTA-Y-35/200 имеет единый привод (не показан) и все три фазы регулятора (11, 12, 13) находятся в отдельной емкости, заполненной трансформаторным маслом. Этот тип регулятора отличается от других быстродействующих РПН тем, что в нем избиратель, контактор и приводной механизм всех трех фаз выполнены в едином блоке, т.е. контакты избирателя и контактора находятся в одной емкости, а привод установлен на ее крышке. На фиг.1 показаны токоограничивающее сопротивление - 17, главный - 18 и дугогасительный - 19 контакты, установленные на фазе «А» РПН. Токоограничивающее сопротивление - 17 выполнено из высокоомного провода и имеет первый, n-1 и n вывода. Первый вывод соединен с дугогасительным контактом, n-й вывод с общей точкой соединения главного контакта и выводом нейтрали силового трансформатора. Выводы n-1 токоограничивающих сопротивлений всех трех фаз с помощью проводников, выполненные с изоляционной оболочкой, выведены на корпус силового трансформатора и обозначены соответственно: A₁, B₁, C₁. Эти выводы с помощью трехпроводного кабеля с цветовой маркировкой - 20 соединены соответственно с дискретными каналами (D₁, D₂, D₃) многоканального ЦО - 15.For the diagnosis of circuits of arcing contacts - 19 of the RNTA-Y-35/200 type regulator of the Togliatti Transformer Plant, Fig. 1 shows the connection diagram of the ЦО - 15 to the terminals of the high-voltage winding A, B, C and neutral N of the power transformer - 10, using a four-wire cable - 14. Digital oscilloscope - 15, having three measuring current sensors (IDT), three discrete channels (D ₁ , D ₂ , D ₃ ) powered by a three-channel DC voltage source - 16. The type PHTA-Y-35/200 regulator has a single drive (not shown) and all three phases of the controller (11, 12, 13) are found tsya in a separate container filled with insulating oil. This type of controller differs from other high-speed on-load tap-changers in that the selector, contactor, and drive mechanism of all three phases are made in a single unit, i.e. the contacts of the selector and the contactor are in the same tank, and the drive is installed on its cover. Figure 1 shows the current-limiting resistance - 17, the main - 18 and the arcing - 19 contacts installed on the phase "A" on-load tap-changer. Current-limiting resistance - 17 is made of high-resistance wire and has a first, n-1 and n output. The first terminal is connected to the arcing contact, the nth terminal is with the common point of the main contact and the neutral terminal of the power transformer. The conclusions n-1 of the current-limiting resistances of all three phases using conductors made with an insulating sheath are displayed on the power transformer housing and are indicated accordingly: A ₁ , B ₁ , C ₁ . These conclusions using a three-wire cable with a color marking - 20 are connected respectively with discrete channels (D ₁ , D ₂ , D ₃ ) multi-channel DSP - 15.

На фиг.2 в качестве примера показан порядок работы главного и дугогасительного контактов переключающего устройства типа PHTA-Y-35/200 Тольяттинского трансформаторного завода при переводе с седьмого на восьмое положение.Figure 2 shows, as an example, the operating procedure of the main and arcing contacts of a switching device of the PHTA-Y-35/200 type of the Togliatti Transformer Plant when moving from the seventh to the eighth position.

На фиг.3 представлены осциллограммы работы главных и дугогасительных контактов: а - ток в обмотке одной фазы силового трансформатора; б - сигнал на выходе дискретного канала многоканального цифрового осциллографа.Figure 3 presents the oscillograms of the main and arcing contacts: a - current in the winding of one phase of the power transformer; b - a signal at the output of a discrete channel of a multi-channel digital oscilloscope.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Для снятия временной диаграммы избирателя и контактора быстродействующего РПН производится одновременно цифровое осциллографирование токов в цепях фаз обмотки и дополнительно потенциалов в цепях токоограничивающих сопротивлений с последующим анализом полученных осциллограмм.To take the time diagram of the fast-on-load tap-changer selector and contactor, digital oscillography of the currents in the winding phase chains and additional potentials in the current-limiting resistance circuits is performed simultaneously with the subsequent analysis of the obtained waveforms.

Осциллографирование по схеме, приведенной на фиг.1, выполняется следующим образом. Оператор переводит электрическим приводом РПН, допустим в положения 7. После включения трехканального источника постоянного напряжения - 1 в сеть питания по обмоткам трехфазного трансформатора - 10, каналам тока трехканального ЦО - 15 и четырехпроводному кабелю - 14 проходит ток. При этом время нарастания тока составляет около 10-15 минут.Oscillography according to the circuit shown in figure 1, is performed as follows. The operator transfers the on-load tap-changer with an electric drive, let's say to position 7. After turning on the three-channel DC voltage source - 1 to the power supply network through the windings of the three-phase transformer - 10, the current channels of the three-channel central heating station - 15 and the four-wire cable - 14, the current passes. In this case, the current rise time is about 10-15 minutes.

Трехфазный ЦО - 15 (см. фиг.1) одновременно измеряет токи датчиками тока - ИДТ, преобразовывает аналоговые величины в цифровые и выдает полученные значения на экран осциллографа. Такой цикл «измерение-вычисление-визуализация» повторяется с некоторым интервалом. До установления токов в фазах обмотки оператор наблюдает на экране ЦО плавное увеличение тока. После установления токов в фазах обмотки трансформатора оператор подает команду пуска.Three-phase ЦО - 15 (see Fig. 1) simultaneously measures currents with current sensors - IDT, converts analog values to digital and outputs the obtained values to the oscilloscope screen. This cycle "measurement-calculation-visualization" is repeated at a certain interval. Before the currents are established in the winding phases, the operator observes a smooth increase in current on the central heating screen. After the currents are established in the phases of the transformer winding, the operator issues a start command.

ЦО при этом определяет три уставки на срабатывание трех пусковых органов для каждого из токовых каналов, принимая их несколько меньшими значений установившихся токов в соответствующих фазах. Далее ЦО переходит в состояние ожидания пуска. Заметим, что потенциал на выводе n-1 токоограничивающего сопротивления - 17 в этом режиме равен нулю, так как цепь дугогасительного контакта оборвана. Соответственно на дискретных каналах многоканального ЦО - 15 находится логический сигнал «0».In this case, the CH determines three settings for the operation of the three starting organs for each of the current channels, taking them somewhat lower than the steady-state currents in the corresponding phases. Further, the central heating center enters a standby state. Note that the potential at terminal n-1 of the current-limiting resistance - 17 in this mode is zero, since the arcing contact circuit is disconnected. Accordingly, the logic signal “0” is located on the discrete channels of the multichannel DOC - 15.

После этого оператор с помощью электрического привода переводит РПН в положение 8. Дугогасительный и главный контакты синхронно начинают двигаться в сторону неподвижного контакта ответвления - 8 (фиг.2). Первым замкнется с неподвижным контактом - 8 дугогасительный контакт - 19 (образуется схема «моста», фиг.2б) и на выводе n-1 токоограничивающего сопротивления - 17 потенциал увеличится скачком (см. момент t₁ на фиг.3б). Соответственно на дискретном канале D₁, осциллографа - 15 сигнал логический «0» сменится на логический «1». Те же самые операции происходят на двух других его дискретных каналах. На этом этапе переключения РПН в цепях каналов тока, ток практически не изменяется.After that, the operator using the electric drive puts the on-load tap-changer to position 8. The interrupter and main contacts synchronously begin to move towards the stationary contact of the branch - 8 (Fig. 2). The first to close with the fixed contact is 8, the arcing contact is 19 (a "bridge" circuit is formed, Fig.2b) and at the output n-1 of the current-limiting resistance - 17, the potential will increase abruptly (see moment t ₁ in Fig.3b). Accordingly, on a discrete channel D ₁ , the oscilloscope - 15, the logical signal “0” will be replaced by a logical “1”. The same operations occur on its two other discrete channels. At this stage, the on-load tap-changer switching in the current channel circuits, the current practically does not change.

Далее, по мере перемещения подвижных контактов 18 и 19 в сторону неподвижного контакта ответвления - 8, как видно из фиг.2в, размыкается цепь главного контакта в момент его схода с неподвижного контакта ответвления - 7, и ток в каждой фазе обмотки начинает протекать через токоограничивающее сопротивление - 17 (момент t₂ на фиг.3а и б). С этого момента ток в фазах обмотки плавно снижается до того момента, когда главный контакт - 18 достигнет неподвижного контакта ответвления «8», на осциллограмме наблюдается четкое увеличение токов в каждой из фаз обмотки силового трансформатора (момент t₃ фиг.3а).Further, as the movable contacts 18 and 19 move towards the stationary contact of the branch - 8, as can be seen from Fig.2c, the main contact circuit opens at the moment of its departure from the stationary contact of the branch - 7, and the current in each phase of the winding begins to flow through the current-limiting resistance - 17 (moment t ₂ in figa and b). From this moment, the current in the phases of the winding gradually decreases until the main contact - 18 reaches the stationary contact of the branch "8", on the waveform there is a clear increase in currents in each of the phases of the winding of the power transformer (moment t _{3 of} Fig.3a).

Через некоторое время, когда токи в фазах установятся, ЦО готов к регистрации процесса переключения РПН в следующее положение. Снятие временных диаграмм РПН происходит одновременно во всех трех фазах аналогичным образом.After some time, when the currents in the phases are established, the central heating unit is ready to register the process of switching the on-load tap-changer to the next position. The removal of the on-load tap-changer diagrams occurs simultaneously in all three phases in a similar way.

Таким образом, применение дополнительного осциллографирования сигналов в цепях токоограничивающих сопротивлений одновременно с осциллографированием токов фазы силового трансформатора позволяет определить ускоренным способом все моменты замыкания и размыкания главных и дугогасительных контактов РПН в полевых условиях на силовом трансформаторе, выведенном в ремонт.Thus, the use of additional oscillography of the signals in the circuits of current-limiting resistances simultaneously with the oscillography of the phase currents of the power transformer allows us to determine in an accelerated way all the moments of closing and opening of the main and arcing contacts of the on-load tap-changer in the field on a power transformer that has been put out for repair.

Claims

1. A method of taking a timing diagram of switching contacts of a high-speed regulator under load (on-load tap-changer), in which the selector, contactor and drive mechanism are made in a single unit and which has a current-limiting resistance with n terminals in each phase, which consists in taking current waveforms in the phases of the transformer winding phases using a multi-channel digital oscilloscope relative to the high-voltage winding of the power transformer, to which the on-load tap-changer is connected, characterized in that the waveform is additionally recorded on entsialov a current limiting circuit tap changer resistance using three additional discrete channels of multi-channel digital oscilloscope with respect to three input terminals new tap changer, which are in communication with the (n-1) -th terminals of current-limiting impedance each phase tap changer.

2. The method according to claim 1, characterized in that the closure of the arcing contact is detected by a sharp increase, and the opening of the main contact by a sharp decrease in signals at each discrete input of the channels of the digital oscilloscope.

3. A device for capturing the time diagram of a high-speed regulator under load (on-load tap-changer), the selector, contactor and drive mechanism of which are made in a single unit, and containing in each phase a current-limiting resistance made of a high-resistance wire and having n terminals, the first terminal of which is connected to the arrester contact, and the nth output - to the common point of connection of the main contact and the neutral of the power transformer, which oscillates the currents relative to the high-voltage winding of the power transformer the rmator to which the on-load tap-changer is connected without opening the on-load tap-changer tank and draining the transformer oil using a digital oscilloscope having three current channels with six opposite input terminals, of which three negative terminals are connected by wires to the hardware terminals of the terminals of the three phases of the power transformer winding, and three positive the clamps are connected to the positive clamps of the voltage channels of the DC voltage source, whose common clamp is simultaneously connected to the neutral terminal of the transformer and the combined negative the poles of a DC voltage source, characterized in that three digital channels are additionally introduced into the digital oscilloscope, the clamps of which are connected through a three-wire cable to three additional leads placed outside the power transformer housing, which are connected through three insulated conductors to (n-1) - mi conclusions current-limiting resistance of the on-load tap-changer of each phase.