RU2446406C2 - Способ диагностики силовых трехобмоточных трансформаторов - Google Patents

Способ диагностики силовых трехобмоточных трансформаторов Download PDF

Info

Publication number
RU2446406C2
RU2446406C2 RU2009126349/28A RU2009126349A RU2446406C2 RU 2446406 C2 RU2446406 C2 RU 2446406C2 RU 2009126349/28 A RU2009126349/28 A RU 2009126349/28A RU 2009126349 A RU2009126349 A RU 2009126349A RU 2446406 C2 RU2446406 C2 RU 2446406C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transformer
currents
voltages
winding
windings
Prior art date
Application number
RU2009126349/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009126349A (ru
Inventor
Валентин Александрович Бабарушкин (RU)
Валентин Александрович Бабарушкин
Александр Николаевич Алюнов (RU)
Александр Николаевич Алюнов
Валерий Алексеевич Гуляев (RU)
Валерий Алексеевич Гуляев
Игорь Николаевич Смирнов (RU)
Игорь Николаевич Смирнов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ)
Priority to RU2009126349/28A priority Critical patent/RU2446406C2/ru
Publication of RU2009126349A publication Critical patent/RU2009126349A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2446406C2 publication Critical patent/RU2446406C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Protection Of Transformers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для диагностики трехобмоточного трансформатора. Технический результат: повышение точности оценки состояния трехобмоточного трансформатора. Сущность: при нормальном и (или) аварийном режиме работы трехобмоточного трансформатора регистрируют фазные или линейные напряжения и токи в трех различных нагрузочных режимах. Выделяют первую гармоническую составляющую зарегистрированных токов и напряжений обмоток. Определяют симметричные составляющие полученных токов и напряжений. С помощью полученных значений путем решения систем уравнений состояния силового трансформатора, составленных на основе схемы замещения, в которой учитывают сопротивление ветви намагничивания, определяют активные и индуктивные сопротивления каждой из обмоток. По отклонению полученных параметров от эталонных судят о техническом состоянии трансформатора. При этом определяют сопротивление ветви намагничивания. 3 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для диагностики силовых трехобмоточных трансформаторов.
Известны способы диагностики силовых трансформаторов по данным опыта холостого хода и короткого замыкания. Диагностическими параметрами при этом являются: ток I0 холостого хода; потери P0 холостого хода; сопротивление ZK короткого замыкания и численно равное ему сопротивление прямой Z1 (обратной Z2) последовательности трансформатора ZK=Z1=Z2; потери PK короткого замыкания. По отклонениям указанных диагностических параметров от их эталонных значений оценивают техническое состояние трансформатора [1].
Общим недостатком этих способов является необходимость отключения трансформатора от сети, что весьма неэкономично.
Необходимость снижения количества отключений трансформаторов при сохранении контроля над указанными диагностическими параметрами требует разработки способов их определения непосредственно при работе под нагрузкой.
Существует способ, согласно которому в различные моменты времени измеряют величины и фазовые углы напряжений и токов каждой из обмоток и по измеренным значениям определяют сопротивление ZK и потери PK короткого замыкания, ток I0 и потери P0 холостого хода. По превышению указанных значений судят о техническом состоянии и работоспособности трансформатора [2].
Однако данный способ является недостаточно точным, так как не позволяет измерять параметры режимов синхронно, не учитывает возможное наличие гармоник в измерительных сигналах, работу трансформатора в переходных и несимметричных режимах работы, а также не позволяет определять активные и индуктивные сопротивления каждой из обмоток трансформатора.
Существует способ, согласно которому измеряют величины и фазовые углы напряжений и токов всех обмоток трансформатора в двух различных нагрузочных режимах, по измеренным значениям путем решения уравнений состояния силового трансформатора, составленным на основе схемы замещения трансформатора, определяют сопротивление ZK и потери PK короткого замыкания, ток I0 и потери P0 холостого хода и по превышению значений ZK, PK, I0, P0 над соответствующими эталонными значениями судят о техническом состоянии и работоспособности трансформатора. Определяют активные и индуктивные сопротивления каждой из обмоток и по полученным значениям сопротивлений уточняют техническое состояние витковой изоляции и состояние токоведущих частей обмоток [3].
Однако, так как согласно этому способу измерения проводят в двух различных нагрузочных режимах с двух сторон трансформатора и, соответственно, составляют матрицу узловых проводимостей второго порядка, то этот способ неприменим для диагностики трехобмоточного силового трансформатора. В [4] показано применение данного способа к диагностике трехобмоточного силового трансформатора, составлена матрица узловых проводимостей третьего порядка, на основе которой по измерениям двух различных нагрузочных режимов находят искомые величины, однако получаемая система уравнений является несовместной по методу Кронекера-Капелли и, соответственно, не может служить для определения параметров трехобмоточного силового трансформатора. Также в предлагаемой схеме замещения не учтено сопротивление ветви намагничивания.
Цель предлагаемого изобретения - это повышение точности оценки состояния трехобмоточного трансформатора по параметрам нормального и (или) аварийного режима работы трехобмоточного трансформатора путем контроля ряда важнейших диагностических показателей трансформатора без отключения его от сети. Способ заключается в том, что измеряют величины (фазные или линейные) и фазовые углы напряжений и токов всех обмоток трансформатора в трех различных нагрузочных режимах, по измеренным значениям путем решения систем уравнений состояния силового трансформатора, независимым друг от друга, составленным на основе схемы замещения трансформатора, в которой учитывают сопротивление ветви намагничивания, определяют активные и индуктивные сопротивления каждой из обмоток и ветви намагничивания для диагностики технического состояния витковой изоляции и состояния токоведущих частей обмоток, и по отклонению полученных параметров от эталонных судят о техническом состоянии трансформатора.
Определяют диагностические параметры с повышенной точностью, так как все измерения для одного режима производятся синхронно, снижаются погрешности от наличия гармоник в измерительных сигналах и несимметрии режимов работы трансформатора.
Способ может быть реализован следующим образом: измеряют величины и фазовые углы напряжений и токов всех обмоток трансформатора в трех различных нагрузочных режимах, по измеренным значениям путем решения систем уравнений состояния силового трехобмоточного трансформатора, составленным на основе схемы замещения трехобмоточного трансформатора с учетом сопротивления ветви намагничивания, определяют активные и индуктивные сопротивления каждой из обмоток и по полученным значениям сопротивлений уточняют техническое состояние витковой изоляции и состояние токоведущих частей обмоток.
На фиг.1 изображена электрическая схема измерительной цепи, реализующая способ. На фиг.2 изображена схема замещения силового трехобмоточного трансформатора на основе узловых сопротивлений с соединением «звезда» (здесь ZB, ZH, ZC - сопротивления ветвей схемы замещения, соответственно, обмоток высшего, низшего, среднего напряжения, Zµ - сопротивление ветви намагничивания). На фиг.3 изображена схема замещения силового трехобмоточного трансформатора на основе узловых сопротивлений с соединением «треугольник».
Для реализации предложенного способа диагностики трансформаторов может быть использована измерительная цепь, электрическая схема которой изображена на фиг.1.
Измерительная цепь содержит первый 1, второй 2 и третий 3 трансформаторы тока, первый 4, второй 5 и третий 6 трансформаторы напряжения, шины 7, 8 и 9 высшего, среднего и низшего напряжений соответственно для подключения обмоток контролируемого трехобмоточного трансформатора 10, измерительно-вычислительный комплекс 11, эквивалентную нагрузку 12, 13 и эквивалентную электрическую систему 14, причем на сторонах контролируемого трансформатора 10 установлены трансформаторы тока 1, 2 и 3, первичные обмотки трансформаторов напряжения 4, 5 и 6 подключены соответственно к шинам 7, 8 и 9, к которым присоединен контролируемый трансформатор 10, вторичные обмотки трансформаторов 1, 2, 3, 4, 5 и 6 подсоединены к измерительно-вычислительному комплексу 11, эквивалентная нагрузка 12, 13 подключена к шинам 8 и 9 среднего и низшего напряжений, эквивалентная электрическая система 14 подключена к шине 7 высшего напряжения.
В качестве измерительно-вычислительного комплекса может быть использован цифровой регистратор аварийных процессов, имеющий функции измерения не менее 6 сигналов (3 фазных тока и 3 фазных напряжения) с каждой стороны трехобмоточного трансформатора либо 5 сигналов (3 фазных тока и 2 линейных напряжения) с каждой стороны трехобмоточного трансформатора, регистрации осциллограмм токов и напряжений.
Измеряют одновременно сигналы фазных токов и напряжений всех обмоток трансформатора. Регистрируют измеренные токи и напряжения в виде цифровых осциллограмм, выделяют основные гармоники напряжений
Figure 00000001
,
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
,
Figure 00000009
, и токов
Figure 00000010
,
Figure 00000011
,
Figure 00000012
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
,
Figure 00000017
,
Figure 00000018
.
Также можно измерять сигналы линейных напряжений обмоток трансформатора:
Figure 00000019
,
Figure 00000020
,
Figure 00000021
,
Figure 00000022
,
Figure 00000023
,
Figure 00000024
и фазных токов
Figure 00000010
,
Figure 00000011
,
Figure 00000025
Figure 00000013
,
Figure 00000014
Figure 00000015
,
Figure 00000016
,
Figure 00000017
,
Figure 00000018
. Либо эквивалентный достаточный набор. Здесь
Figure 00000026
,
Figure 00000027
- фазные токи и напряжения обмоток (k - номер режима; i - буква индекса, обозначающая сторону трансформатора; t - буква индекса, обозначающая фазу),
Figure 00000028
- линейное напряжение обмоток (здесь k=1; 2; 3 - номер режима; i - буква индекса, обозначающая сторону трансформатора;
Figure 00000029
- буквы индекса, обозначающие фазы).
В реальных условиях эти сигналы, как правило, содержат ряд составляющих с частотой, отличной от основной. Корректные результаты вычислений сопротивлений можно получить лишь при синусоидальных входных сигналах с частотой основной гармоники. Поэтому предварительно необходимо выделить основные гармоники сигналов и использовать их при вычислении параметров трансформаторов.
В силу того что почти всегда режим трансформатора несимметричен (неравномерная нагрузка, различные коэффициенты трансформации по фазам и т.п.), для измеренных величин применим метод симметричных составляющих.
По методу симметричных составляющих определяют значения токов
Figure 00000030
и напряжений
Figure 00000031
прямой последовательности (k=1; 2; 3 - номер режима; i - буква индекса, обозначающая сторону трансформатора) на стороне высшего напряжения:
Figure 00000032
Figure 00000033
на стороне среднего напряжения:
Figure 00000034
Figure 00000035
на стороне низшего напряжения:
Figure 00000036
Figure 00000037
где а - оператор поворота векторов на 120 градусов по направлению против часовой стрелки.
В случае измерения линейных напряжений можно воспользоваться системой:
Figure 00000038
Из которой можно определить необходимые фазные напряжения. Использование в качестве входных сигналов двух линейных напряжений вместо трех фазных минимизирует количество сигналов.
Цикл измерений и вычислений повторяют при других режимах (нормальном или аварийном) работы трехобмоточного трансформатора и находят:
Figure 00000039
,
Figure 00000040
,
Figure 00000041
,
Figure 00000042
,
Figure 00000043
,
Figure 00000044
,
Figure 00000045
,
Figure 00000046
,
Figure 00000047
,
Figure 00000048
,
Figure 00000049
,
Figure 00000050
.
Схему на фиг.2 преобразуют в схему на фиг.3 путем эквивалентного преобразования «звезда-треугольник», в чем есть необходимость, так как на схеме фиг.2 имеется точка О, значения напряжения и тока в которой невозможно измерить, в то же время схема на фиг.3 исключает эту точку. Также на схеме фиг.3 параллельные ветви сопротивлений Zµ и ZB-O заменены ветвью Zm.
Для составления систем уравнений по фиг.3 осуществляют замену узловых сопротивлений узловыми проводимостями:
Figure 00000051
Figure 00000052
Figure 00000053
Figure 00000054
Figure 00000055
Figure 00000056
Вычисляют значения узловых проводимостей по трем системам уравнений:
Figure 00000057
Figure 00000058
Figure 00000059
Находят значения сопротивлений ZB-C, ZB-H, ZC-H, ZB-0, Zµ, ZC-0, ZH-0 по полученным значениям узловых проводимостей.
Уравнения систем (1), (2), (3) нельзя объединить в одну систему, так как она будет несовместна согласно методу Кронекера-Капелли.
Полученные таким образом значения сопротивлений обмоток трехобмоточного трансформатора сравнивают с эталонными значениями, по отклонениям значений от эталонных судят о наличии дефекта, а при недопустимых отклонениях показателей от эталонных принимают решение об отключении трансформатора от питающей сети.
Таким образом, реализация данного способа диагностики силовых трехобмоточных трансформаторов позволяет точно оценить техническое состояние элементов трансформатора благодаря непрерывности их контроля, а также получить более точные значения параметров схемы замещения для расчета токов короткого замыкания, необходимые при расчете уставок релейной защиты и автоматики. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, снижении эксплуатационных затрат за счет сокращения продолжительности отключений трансформатора для ревизий, повышении надежности электрической сети в целом и снижении вероятности внезапных аварий.
Источники информации
1. ГОСТ 3484 - 77. Трансформаторы силовые. Методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов.
2. Патент РФ 2069371, кл. G01R 35/02, 1996.
3. Патент РФ 2237254 С1, 7 G01R 31/02, H 02 H 7/04.
4. Алюнов А.Н. Идентификация параметров схем замещения электрических систем по данным регистраторов аварийных процессов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - С-Пб.: СПбГТУ, 2004., 266 с.

Claims (1)

  1. Способ диагностики силовых трехобмоточных трансформаторов, заключающийся в том, что измеряют величины и фазовые углы напряжений и токов всех обмоток трансформатора в различных нагрузочных режимах, выделяют первую гармоническую составляющую зарегистрированных токов и напряжений обмоток, определяют симметричные составляющие полученных токов и напряжений, с помощью полученных значений путем решения систем уравнений состояния силового трансформатора, составленных на основе схемы замещения трансформатора, в которой учитывают сопротивление ветви намагничивания, определяют активные и индуктивные сопротивления каждой из обмоток для диагностики технического состояния витковой изоляции и состояния токоведущих частей обмоток и по отклонению полученных параметров от эталонных судят о техническом состоянии трансформатора, отличающийся тем, что при нормальном и (или) аварийном режиме работы трехобмоточного трансформатора регистрируют фазные или линейные напряжения и токи в трех различных нагрузочных режимах, в схеме замещения трехобмоточного силового трансформатора учитывают и определяют сопротивление ветви намагничивания.
RU2009126349/28A 2009-07-08 2009-07-08 Способ диагностики силовых трехобмоточных трансформаторов RU2446406C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009126349/28A RU2446406C2 (ru) 2009-07-08 2009-07-08 Способ диагностики силовых трехобмоточных трансформаторов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009126349/28A RU2446406C2 (ru) 2009-07-08 2009-07-08 Способ диагностики силовых трехобмоточных трансформаторов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009126349A RU2009126349A (ru) 2011-01-20
RU2446406C2 true RU2446406C2 (ru) 2012-03-27

Family

ID=46031050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009126349/28A RU2446406C2 (ru) 2009-07-08 2009-07-08 Способ диагностики силовых трехобмоточных трансформаторов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2446406C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2815660C1 (ru) * 2023-11-09 2024-03-19 Публичное акционерное общество "Россети Северо-Запад" Способ мониторинга технического состояния трехфазного силового трансформатора

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114114088B (zh) * 2021-11-02 2023-06-23 苏州热工研究院有限公司 核电辅助变压器高压侧断相判别方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1742750A1 (ru) * 1990-05-11 1992-06-23 Кировский Политехнический Институт Способ контрол состо ни обмоток трансформатора
RU2237254C1 (ru) * 2003-01-08 2004-09-27 Вологодский государственный технический университет Способ диагностики силовых трансформаторов
US7034547B2 (en) * 2002-12-10 2006-04-25 Alstom T&D Sa Method of diagnosing a fault on a transformer winding
RU2339963C1 (ru) * 2007-06-22 2008-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Способ оперативного контроля и защиты обмоток трансформатора

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1742750A1 (ru) * 1990-05-11 1992-06-23 Кировский Политехнический Институт Способ контрол состо ни обмоток трансформатора
US7034547B2 (en) * 2002-12-10 2006-04-25 Alstom T&D Sa Method of diagnosing a fault on a transformer winding
RU2237254C1 (ru) * 2003-01-08 2004-09-27 Вологодский государственный технический университет Способ диагностики силовых трансформаторов
RU2339963C1 (ru) * 2007-06-22 2008-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Способ оперативного контроля и защиты обмоток трансформатора

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2815660C1 (ru) * 2023-11-09 2024-03-19 Публичное акционерное общество "Россети Северо-Запад" Способ мониторинга технического состояния трехфазного силового трансформатора

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009126349A (ru) 2011-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9322866B2 (en) Method and apparatus for transformer diagnosis
Bhide et al. Analysis of winding inter-turn fault in transformer: A review and transformer models
US20150094965A1 (en) Electrical Power Grid Monitoring Apparatus, Articles of Manufacture, and Methods of Monitoring Equipment of an Electrical Power Grid
Portilla et al. Detection of transformer faults using frequency-response traces in the low-frequency bandwidth
RU2675197C1 (ru) Устройство и способ для определения параметра трансформатора
Kanao et al. Power system harmonic analysis using state-estimation method for Japanese field data
Zhao et al. Detection of stator interturn short-circuit faults in inverter-fed induction motors by online common-mode impedance monitoring
CN101460856B (zh) 用于确定变压器、发电机或电动机的线性电响应的方法
BRPI0305838B1 (pt) método para diagnosticar uma falha em um enrolamento de transformador
CA3008929A1 (en) Mobile transformer test device and method for testing a power transformer
EP2378296B1 (en) Method and arrangement for determining impedance values
RU2446406C2 (ru) Способ диагностики силовых трехобмоточных трансформаторов
RU2540443C1 (ru) Способ определения места обрыва на воздушной линии электропередачи
RU2237254C1 (ru) Способ диагностики силовых трансформаторов
CN208172234U (zh) 一种电流互感器的变比、极性检测试验装置
EP3588107B1 (en) Method and device for calculating winding currents at delta side for a transformer
CN108152782B (zh) 一种高供高计电能表更正系数的测试方法
CN103176048B (zh) 一种快速测量变压器三角形接线方式绕组直流电阻的方法
CN110531214B (zh) 用于检测电压互感器二次回路绕组短路的检测验证方法
CN109799391A (zh) 导体交流电阻测量方法、系统及计算机存储介质
Gajjar et al. CoDiT: commissioning diagnostic tool for WAMS based linear state estimation of power systems
CN112881967A (zh) 一种cvt电磁单元参数测试方法与装置
Sahoo et al. Monitoring power transformer performance, usage and system event impacts—A case study
Olejnik Alternative method of determining zero-sequence voltage for fault current passage indicators in overhead medium voltage networks
Jiao et al. Accurate location of evolving faults on transmission lines using sparse wide area measurements

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20110204

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20110615

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120226