RU2486532C1 - Устройство контроля деформации обмоток силового трансформатора - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерывного и периодического контроля состояния обмоток силовых трансформаторов без отключения от сети. Устройство содержит силовой трехфазный трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой, трансформаторы тока, соединенные в полную звезду, заземленную нейтраль, трансформатор тока, шины устройства, источник рабочего напряжения, трансформатор напряжения нулевой последовательности. Кроме того, в него введен регистратор, выполненный на базе ЭВМ, причем первый и второй выводы трансформатора напряжения нулевой последовательности соединены, соответственно, с первым и вторым входами регистратора на базе ЭВМ, первый и второй выводы трансформатора тока соединены, соответственно, с третьим и четвертым входами регистратора на базе ЭВМ, первый вывод трансформаторов тока, соединенных в полную звезду, соединен с пятым входом регистратора на базе ЭВМ, второй вывод трансформаторов тока, соединенных в полную звезду, соединен с седьмым входом регистратора на базе ЭВМ, третий вывод трансформаторов тока, соединенных в полную звезду, соединен с девятым входом регистратора на базе ЭВМ, четвертый вывод трансформаторов тока, соединенных в полную звезду, соединен с шестым, восьмым и десятым входами регистратора на базе ЭВМ. Технический результат заключается в упрощении конструкции. 1 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерывного и периодического контроля состояния обмоток силовых трансформаторов без отключения от сети.

Уровень техники

Известно устройство, обеспечивающее непрерывный контроль обмоток силового трансформатора в процессе эксплуатации без отключения от сети. Суть работы данного устройства заключается в расчете мгновенного значения индуктивности L обмоток трансформатора по результатам расчета производной синусоидального тока (Хренников A.Ю. Пат. РФ №2136099, кл.⁶ H02H 7/04, G01R 31/02. Устройство контроля и защиты обмоток трансформаторов от деформаций при коротких замыканиях. Опубл. 27.08.1999).

Недостатком данного устройства является то, что результат получается как разность двух измерений, поэтому требуется высокая точность каждого, кроме того, в описании отсутствуют сведения о точности результатов измерения среднего значения индуктивности за период L_ср. Достоверность результатов расчета производной синусоидального тока не была доказана, а мгновенное значение индуктивности L_J меняется также в течение периода, что затрудняет также оценку точности результата измерения L_cp.

Известно также устройство, реализующее метод контроля сопротивления Z_к (Хонг Ван Ньу, Малиновский В.Н. Методы и средства контроля и диагностики состояния обмоток мощных силовых трансформаторов // Электротехника. 2009. №10. С.36-41).

В данном устройстве также, как и в предыдущем, результат получается как разность двух измерений, поэтому требуется их высокая точность.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство, реализующее способ контроля деформации обмоток силовых трансформаторов, содержащее силовой трехфазный трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой, трансформаторы тока, соединенные в полную звезду, заземленную нейтраль, трансформатор тока, шины устройства, источник рабочего напряжения, трансформатор напряжения нулевой последовательности, фильтры первой гармоники, блоки коэффициентов, блок суммирования, индикатор фазы, переключатель фазы, блок деления и индикатор (Засыпкин А.С., Гармаш В.А., Дорожко С.В. Пат. РФ №2059257, кл. G01R 31/02. Способ контроля деформации обмоток силовых трансформаторов. Опубл. 27.04.96, Бюл. №12).

Недостатком данного устройства является сложность выполнения отдельных блоков, а также их высокая стоимость. Функции отдельных блоков можно реализовать с помощью специальной программы ЭВМ.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к упрощенному своевременному выявлению деформации обмоток силового трансформатора с меньшими затратами. Для этого функции блоков фильтров первой гармоники, суммирования, коэффициентов, деления, используемых в прототипе, предлагается реализовать с помощью специальной программы ЭВМ.

Технический результат достигается тем, что в устройство контроля деформации обмоток силового трансформатора, содержащее силовой трехфазный трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой, трансформаторы тока, соединенные в полную звезду, заземленную нейтраль, трансформатор тока, шины устройства, источник рабочего напряжения, трансформатор напряжения нулевой последовательности, отличающееся тем, что в него введен регистратор, выполненный на базе ЭВМ, причем первый и второй выводы трансформатора напряжения нулевой последовательности соединены, соответственно, с первым и вторым входами регистратора на базе ЭВМ, первый и второй выводы трансформатора тока соединены, соответственно, с третьим и четвертым входами регистратора на базе ЭВМ, первый вывод трансформаторов тока, соединенных в полную звезду, соединен с пятым входом регистратора на базе ЭВМ, второй вывод трансформаторов тока, соединенных в полную звезду, соединен с седьмым входом регистратора на базе ЭВМ, третий вывод трансформаторов тока, соединенных в полную звезду, соединен с девятым входом регистратора на базе ЭВМ, четвертый вывод трансформаторов тока, соединенных в полную звезду, соединен с шестым, восьмым и десятым входами регистратора на базе ЭВМ.

Краткое описание чертежей

На чертеже представлена схема электрическая принципиальная устройства контроля деформации обмоток силового трансформатора.

На схеме объект контроля - силовой трансформатор 1 с первичной обмоткой 2, соединенный в звезду и имеющий на вводах трансформаторы тока 3 и заземленную нейтраль 4 с трансформатором тока 5. Вторичная обмотка 6 соединена в треугольник. Трансформатор 1 подключен к шинам 7, питающимся от источника рабочего напряжения 8. К шинам также подключен трансформатор напряжения нулевой последовательности 9. На схеме изображен регистратор 10 на базе ЭВМ.

Осуществление изобретения

Устройство контроля деформации обмоток силового трансформатора содержит (см. чертеж) силовой трансформатор 1 с первичной обмоткой 2, соединенный в звезду и имеющий на вводах трансформаторы тока 3 и заземленную нейтраль 4 с трансформатором тока 5. Вторичная обмотка 6 соединена в треугольник. Трансформатор 1 подключен к шинам 7, питающимся от источника рабочего напряжения 8. К шинам 7 также подключен трансформатор напряжения нулевой последовательности 9. На схеме изображен регистратор 10 на базе ЭВМ. Первый и второй выводы трансформатора напряжения нулевой последовательности 9 соединены, соответственно, с входом 1 и входом 2 регистратора 10 на базе ЭВМ, первый и второй выводы трансформатора тока 5 соединены, соответственно, с входом 3 и входом 4 регистратора 10 на базе ЭВМ, первый вывод трансформаторов тока 3, соединенных в полную звезду, соединен с входом 5 регистратора 10 на базе ЭВМ, второй вывод трансформаторов тока 3, соединенных в полную звезду, соединен с входом 7 регистратора 10 на базе ЭВМ, третий вывод трансформаторов тока 3, соединенных в полную звезду, соединен с входом 9 регистратора 10 на базе ЭВМ, четвертый вывод трансформаторов тока 3, соединенных в полную звезду, соединен с входом 6, входом 8 и входом 10 регистратора 10 на базе ЭВМ.

Устройство контроля деформации обмоток силового трансформатора работает следующим образом. Ток заземления нейтрали 4 $${\dot{I}}_N$$

, первичной обмотки 2 контролируемого трансформатора 1 через трансформатор тока 5 подается на входы 3 и 4 регистратора 10 на базе ЭВМ. Напряжение нулевой последовательности $$3{\dot{U}}_0$$

с трансформатора напряжения нулевой последовательности 9 подается на входы 1 и 2 регистратора 10 на базе ЭВМ. Фазные токи $${\dot{I}}_{\nu }$$

через трансформаторы тока 3 подаются соответственно на входы 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10 регистратора 10 на базе ЭВМ. В регистраторе 10 на базе ЭВМ входные аналоговые сигналы фильтруются, усиливаются, преобразуются в цифровой код, который записывается в энергозависимое оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ) (на чертеже не показано). В энергонезависимом ОЗУ (на чертеже не показано) производится хранение информации. Из энергонезависимого ОЗУ (на чертеже не показано) информация записывается в ЭВМ. В ЭВМ производится программная обработка полученной информации. С помощью преобразования Фурье определяются первые гармонические составляющие сигналов. Вычисляются сигналы в именованных единицах. Компенсируется погрешность трансформатора тока при регистрации малого тока в нейтрали силового трансформатора. Исключается систематическая погрешность, обусловленная несимметрией трансформаторов напряжения. Далее определяется изменение сопротивления в следующем порядке.

Вычисляется составляющая тока заземления нейтрали, обусловленная напряжением нулевой последовательности на шинах ВН $${\dot{I}}_N^{\text{'}}=\frac{3{\dot{U}}_0}{Z_{\mathrm{0,}расч.}}$$

, где Z_0,расч. - расчетное сопротивление нулевой последовательности силового трансформатора. Поскольку для силовых трансформаторов 110 кВ и выше R₁+R₂<<X_к, то вместо Z_0,расч. можно использовать $$X_{\mathrm{0,}расч.}=1/(\frac{1}{X_0}+\frac{1}{X_{к}}-\frac{1}{X_{к,ср}}),$$

где X₀ - сопротивление нулевой последовательности, X_к - индуктивное сопротивление КЗ одной из фаз, принятой за базу, измеряются первоначально, среднее сопротивление КЗ - $$X_{к,ср}=\frac{1}{3}{\displaystyle \sum _{\nu =A,B,C}{X}_{к\nu }}$$

Определяется составляющая тока заземления нейтрали, обусловленная несимметрией обмоток $${\dot{I}}_N^{"}={\dot{I}}_N-{\dot{I}}_N^{\text{'}}$$

.

Деформированная фаза определяется следующим образом. Вычисляется сумма $${\dot{I}}_A{K}_A+{\dot{I}}_B{K}_B+{\dot{I}}_C{K}_C={\dot{I}}_{\Sigma }$$

, где K_A, K_B, K_C - коэффициенты пропорциональности. В идеальном случае (при равенстве сопротивлений КЗ всех фаз) эта сумма равна нулю. Если же в исходном состоянии сопротивления КЗ фаз не равны, то подбором коэффициентов пропорциональности K_A, K_B, K_C устанавливается нулевой результирующий ток $${\dot{I}}_{\Sigma }$$

. При появлении деформации обмотки одной из фаз изменяется ток заземления нейтрали и появляется результирующий ток $${\dot{I}}_{\Sigma }$$

. Этот ток коллинеарен току нагрузки $${\dot{I}}_{\nu }$$

деформировавшейся фазы. Результирующий ток пропорционален изменению сопротивления КЗ обмотки фазы на величину $$\frac{\Delta {\underset{\_}{Z}}_{к\nu i}}{{\underset{\_}{Z}}_{к.б.}}(\%)$$

, где Z _к.б. - сопротивление КЗ фазы силового трансформатора, принятой за базу.

Вычисляется отклонение сопротивления КЗ $$\frac{\Delta {\underset{\_}{Z}}_{к\nu i}}{{\underset{\_}{Z}}_{к.б.}}(\%)=\frac{I_{\Sigma }}{I_{\nu }}(\%)$$

По определению $$\Delta {\underset{\_}{Z}}_{к\nu *}=\frac{{\underset{\_}{Z}}_{к\nu 2}-{\underset{\_}{Z}}_{к\nu 1}}{{\underset{\_}{Z}}_{к.б.}}100\%$$

через отклонения сопротивления КЗ, например, до внешнего КЗ $$\frac{\Delta {\underset{\_}{Z}}_{к\nu 1}}{{\underset{\_}{Z}}_{к.б.}}(\%)$$

и после $$\frac{\Delta {\underset{\_}{Z}}_{к\nu 2}}{{\underset{\_}{Z}}_{к.б.}}(\%)$$

, определяется изменение сопротивления КЗ ν-той фазы силового трансформатора $$\Delta {\underset{\_}{Z}}_{к\nu *}(\%)=\frac{\frac{\Delta {\underset{\_}{Z}}_{к\nu 2}}{{\underset{\_}{Z}}_{к.б.}}(\%)-\frac{\Delta {\underset{\_}{Z}}_{к\nu 1}}{{\underset{\_}{Z}}_{к.б.}}(\%)}{0.01\frac{\Delta {\underset{\_}{Z}}_{к\nu 1}}{{\underset{\_}{Z}}_{к.б.}}(\%)+1}$$

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими техническими решениями имеет преимущество - упрощенное своевременное выявление деформации обмоток силового трансформатора с меньшими затратами.

Claims (1)

1. Устройство контроля деформации обмоток силового трансформатора, содержащее силовой трехфазный трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой, трансформаторы тока, соединенные в полную звезду, заземленную нейтраль, трансформатор тока, шины устройства, источник рабочего напряжения, трансформатор напряжения нулевой последовательности, отличающееся тем, что в него введен регистратор, выполненный на базе ЭВМ, причем первый и второй выводы трансформатора напряжения нулевой последовательности соединены соответственно с первым и вторым входами регистратора на базе ЭВМ, первый и второй выводы трансформатора тока соединены соответственно с третьим и четвертым входами регистратора на базе ЭВМ, первый вывод трансформаторов тока, соединенных в полную звезду, соединен с пятым входом регистратора на базе ЭВМ, второй вывод трансформаторов тока, соединенных в полную звезду, соединен с седьмым входом регистратора на базе ЭВМ, третий вывод трансформаторов тока, соединенных в полную звезду, соединен с девятым входом регистратора на базе ЭВМ, четвертый вывод трансформаторов тока, соединенных в полную звезду, соединен с шестым, восьмым и десятым входами регистратора на базе ЭВМ.