RU2621704C1 - Устройство включения трехфазного трансформатора - Google Patents
Устройство включения трехфазного трансформатора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2621704C1 RU2621704C1 RU2016113982A RU2016113982A RU2621704C1 RU 2621704 C1 RU2621704 C1 RU 2621704C1 RU 2016113982 A RU2016113982 A RU 2016113982A RU 2016113982 A RU2016113982 A RU 2016113982A RU 2621704 C1 RU2621704 C1 RU 2621704C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- input
- output
- switch
- contactor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/16—Means for providing current step on switching, e.g. with saturable reactor
Landscapes
- Protection Of Transformers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, а именно к трансформаторам среднего напряжения, и может быть использовано для ограничения пусковых токов при включении их на холостой ход. Технический результат заявляемого устройства - расширение функциональных возможностей, обеспечивающее выявление межвитковых замыканий в обмотках трансформатора, а также многократное уменьшение пусковых токов и повышение быстродействия процесса включения трансформатора на холостой ход. Технический результат достигается тем, что в устройстве включения трехфазного трансформатора, содержащем выключатель, соединенный главными цепями с фазами питающей сети и обмотками трансформатора, пусковые резисторы, контактор, датчики тока и устройство контроля уровня пускового тока с элементами управления контактора и выключателя, при этом пусковые резисторы пофазно последовательно соединены с главными цепями контактора, датчиками тока и подключены параллельно главным цепям выключателя. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовым трансформаторам среднего напряжения, и может быть использовано для ограничения пусковых токов при включении их на холостой ход.
Известны устройства включения трехфазного трансформатора с помощью коммутационных аппаратов, например выключателей или контакторов (Лурье А.И. Процесс включения трансформатора на холостой ход и короткое замыкание, журнал «Электротехника», 2008 г., №2, стр. 2-18). Процесс включения трехфазного трансформатора сопровождается броском тока в его обмотках, величина которого соизмерима с ударным током короткого замыкания. При этом обмотки и магнитопровод трансформатора подвергаются ударному воздействию электродинамических сил, что приводит к сокращению срока эксплуатации трансформатора, а также к значительным искажениям напряжения питающей сети и ложным срабатываниям релейной защиты.
Известен способ снижения токов при многократных коммутациях трансформатора (RU 2093943C1, опубликовано 20.10.1997 г.). При отключении трансформатора от питающей сети, предшествующему его очередному включению, размыкание контактов выключателя производят в определенный момент времени, отсчитываемый от начала периода возрастания напряжения в одной из ее фаз, а замыкание контактов выключателя при очередном подключении трансформатора к сети производят в момент времени, отсчитываемый от того же, как в предшествующем выключении, начала периода возрастания напряжения в той же самой фазе сети.
Известно устройства для снижения бросков тока при включении трансформатора, RU 108233U1 опубликовано 10.09.2011 г.), содержащее подключенный к питающей сети выключатель, систему управления выключателем, трансформатор напряжения и устройство синхронного включения трансформатора. Последнее содержит блок синхронизации с напряжением сети, блок настройки момента включения, запоминающее устройство, формирователь сигналов управления.
Общими недостатками известных способов и устройства снижения броска токов при включении трансформатора являются:
- неработоспособность при первоначальном включении трансформатора по причине отсутствия процедуры его отключения;
- практически не достигается существенное снижение броска тока при включении трансформатора из за разновременности замыкания контактов выключателя. У быстродействующих выключателей среднего напряжения 6/10 кВ, например типоисполнения BB/TEL, указанный параметр составляет ~4 мс, а требуемая точность временного интервала для снижения броска тока при включении трансформатора должна быть не более , при ƒ=50 Гц, равная ±1,6 мс.
Известно устройство безударного включения трансформатора на холостой ход (RU 127270 U1, опубликовано 20.04.2013 г.), содержащее блок тиристоров, соединенный по цепям входов с фазами трехфазной питающей сети, а по цепям выходов с фазами обмотки трехфазного трансформатора, и систему управления, обеспечивающую подключение обмоток трансформатора к питающей сети за два такта без броска токов, а именно в режим установившегося значения холостого тока. Основной недостаток данного устройства - высокая стоимость устройства, соизмеримая со стоимостью трехфазного трансформатора мощностью (1,0-1,5) МВт.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению и взятому за прототип является способ включения трансформатора (RU 2481692 C2, опубликовано 10.05.2013 г.), основанный на том, что первичную обмотку силового трансформатора подключают напрямую к источнику электроэнергии после синхронизации, отличающийся тем, что в схему вводится трансформатор малой мощности, первичную обмотку которого соединяют с источником электроэнергии, а вторичную через RL-цепь подключают к вторичной обмотке силового трансформатора, устройством синхронизации выполняют синхронизацию напряжений на стороне первичной обмотки силового трансформатора и источника электроэнергии. Устройство включения трансформатора по прототипу содержит силовой трансформатор, подключенный к питающей сети через выключатель, вспомогательный трансформатор, первичная обмотка которого соединена с питающей сетью, RL-цепь и устройство синхронизации, при этом RL-цепь подключена между вторичными обмотками трансформаторов, а устройство синхронизации подключено параллельно выключателю. В прототипе включение силового трансформатора выполняется в два этапа. На первом этапе подается напряжение на вторичную обмотку силового трансформатора через вспомогательный трансформатор и токоограничивающую RL-цепь (пусковые резисторы и токоограничивающие реакторы). На втором этапе проверяется соответствие напряжения на первичной обмотке силового трансформатора напряжению питающей сети с помощью устройства синхронизации и подается команда на прямое подключение трансформатора к питающей сети через выключатель. Данное устройство позволяет значительно снизить пусковой ток силового трансформатора.
Недостатками прототипа являются:
- неспособность выявления межвитковых замыканий в обмотках силового трансформатора из-за принятого в нем алгоритма определения выхода силового трансформатора в установившейся режим работы на холостом ходу по разности напряжений на контактах невключенного выключателя с помощью устройства синхронизации.
- невысокое быстродействие из-за наличия вспомогательного трансформатора и токоограничивающих реакторов, затягивающих процесс выхода силового трансформатора в установившийся режим работы холостого хода.
Технический результат заявляемого изобретения - расширение функциональных возможностей устройства, обеспечивающее выявление межвитковых замыканий в обмотках трансформатора, а также многократное уменьшение пусковых токов и повышение быстродействия процесса включения трансформатора на холостой ход.
Технический результат достигается тем, что в устройстве включения трехфазного трансформатора, содержащем выключатель, соединенный главными цепями с фазами питающей сети и обмотками трансформатора, пусковые резисторы и нагрузку. Выключатель выполнен с входом управления. Введены контактор с входом управления, датчики тока, трехфазный диодный выпрямитель, пороговый элемент, инвертор, логические элементы "3И", "2И", первый и второй RS-триггеры, элемент временной задержки и таймер с входами "Пуск" и "Сброс". При этом выходы датчиков тока соединены с входами трехфазного диодного выпрямителя, выходом соединенного с входом порогового элемента, выход которого соединен через инвертор с первым входом логического элемента "3И" и непосредственно с первым входом логического элемента "2И" и S-входом первого RS-триггера. Прямой выход первого RS-триггера подсоединен к входу элемента временной задержки, а его выход - к вторым входам логических элементов"3И", "2И". Выход логического элемента "3И" подключен к входу управления выключателя. Выход логического элемента "2И" подключен к S-входу второго RS-триггера, а его инверсный выход - к третьему входу логического элемента "3И" и входу "Сброс" таймера. Выход таймера подключен к входу управления контактора. Пусковые резисторы пофазно последовательно соединены с главными цепями контактора, датчиками тока и подсоединены параллельно главным цепям выключателя
Сущность заявляемого технического предложения заключается в том, что включение трехфазного трансформатора достигнуто по схеме с пофазно последовательным включением пусковых резисторов, главных цепей контактора и датчиков, подключением их параллельно главным цепям выключателя, а также применением элементов управления, в целом обеспечивающих расширение функциональных возможностей устройства, а именно:
- выявление межвитковых замыканий в обмотках трансформатора с помощью датчиков тока и элементов управления;
- повышение быстродействия устройства за счет исключения вспомогательного трансформатора и токоограничивающих реакторов, а также оптимизации алгоритма включения трансформатора с помощью элементов управления.
На чертеже представлена функциональная схема устройства включения трехфазного трансформатора на холостой ход, где приняты следующие обозначения:
1 - выключатель с входом управления;
2 - трехфазный трансформатор;
3 - пусковые резисторы;
4 - контактор с входом управления;
5 - датчик тока;
6 - трехфазный диодный выпрямитель;
7 - пороговый элемент;
8 - инвертор;
9, 10 - логические элементы "3И","2И";
11, 12 - RS-триггеры с прямым и инверсным выходами;
13 - элемент временной задержки;
14 - таймер с входами "Пуск" и "Сброс";
15 - нагрузка.
Предлагаемое устройство безударного включения трехфазного трансформатора содержит выключатель 1, соединенный главными цепями с фазами питающей сети и обмотками трехфазного трансформатора 2, пусковые резисторы 3 и нагрузку 15. Выключатель 1 выполнен с входом управления. Введены пусковые резисторы 3, контактор с входом управления 4, датчики тока 5, трехфазный диодный выпрямитель 6, пороговый элемент 7, инвертор 8, логические элементы "3И", "2И" 9, 10, элемент временной задержки 13, первый и второй RS-триггеры 11, 12 и таймер с входами "Пуск" и "Сброс" 14. Выходы датчиков тока 5 соединены с входами трехфазного диодного выпрямителя 6, выходом соединенного с входом порогового элемента 7, выход которого соединен через инвертор 8 с первым входом логического элемента "3И" 9 и непосредственно с первым входом логического элемента "2И" 10 и S-входом первого RS-триггера 11. Прямой выход первого RS-триггера 11 подсоединен к входу элемента временной задержки 13, а его выход - к вторым входам логических элементов"3И", "2И" 9, 10. Выход логического элемента "3И" 9 подключен к входу управления выключателя 1. Выход логического элемента "2И" 10 подключен к S-входу второго RS-триггера 12, а его инверсный выход - к третьему входу логического элемента "3И" 9 и входу "Сброс" таймера 14. Выход таймера 14 подключен к входу управления контактора 4. Пусковые резисторы 3 пофазно последовательно соединены с главными цепями контактора 4, датчиками тока 5 и подсоединены параллельно главным цепям выключателя 1.
Работа устройства включения трехфазного трансформатора на холостой ход происходит следующим образом. В исходном состоянии устройства выключатель 1, контактор 4 и нагрузка 15 отключены. На выходах датчиков тока 5 отсутствуют выходные сигналы. На прямом выходе первого RS-триггера присутствует сигнал нулевого уровня, а на инверсном выходе второго - единичного уровня, разрешающий работу таймера.
Процесс включения трансформатора 2 начинается по команде "Пуск" таймера 14. Таймер 14 выдает сигнал включения контактора 4 на заданную продолжительность включенного состояния.
При включении контактора 4 напряжение питающей сети подается к первичным обмоткам трансформатора 2 через пусковые резисторы 3 и датчики тока 5. Величина тока в фазах первичной обмотки трансформатора ограничивается пусковыми резисторами 3 на уровне , где - номинальное значение тока холостого хода трансформатора 2.
Включение трехфазного трансформатора при одновременной подаче напряжения на три фазы в любой момент времени происходит с насыщением магнитопровода, с соответствующим многократным уменьшением индуктивного сопротивления. Наличие пусковых резисторов , где UH - номинальное значение напряжения питающей сети, обеспечивает ограничение пусковых токов, ускоренное затухание апериодической составляющей в первичной обмотке трансформатора и выход магнитопровода из насыщенного состояния. Экспериментально установлено, что с пусковыми резисторами трансформатор выходит в установившийся режим работы с токами за время не более одного периода питающей сети (tвкл≤20 мс).
Пусковые токи трансформатора с выхода датчиков тока 5 поступают на входы диодного выпрямителя 6, который, по своему назначению, выделяет на своем выходе модуль максимальных значений токов в первичных обмотках трансформатора. Выходной сигнал диодного выпрямителя 6 поступает на вход порогового элемента 7. Порог срабатывания порогового элемента 7 устанавливается равным Соответственно, на этапе насыщенного состояния трансформатора Iп>Iср пороговый элемент выдает сигнал аварийного превышения уровня токов единичного уровня, который подается на первый вход логического элемента "3И" 9 через инвертор 8 в виде нулевого уровня и непосредственно на первый вход логического элемента "2И" 10 и S-вход первого RS-триггера 11. При этом исходное состояние логических элементов 9,10 не измеряется, а RS-триггер устанавливается в единичное состояние по выходу и запускает элемент временной задержки 13. Длительность временной задержки устанавливается , по истечении которой на вторых входах логических элементов "3И", "2И" появляется сигнал единичного уровня, разрешающий переключение логических элементов.
При исправном трансформаторе токи в его обмотках снижаются до уровня, близкого к номинальному току холостого хода , и на выходе порогового элемента устанавливается сигнал нулевого уровня, а на первом входе логического элемента "3И" сигнал единичного уровня. Соответственно по истечении временной задержки логический элемент "3И" переходит в единичное состояние по выходу и выдает управляющий сигнал включение выключателя 1. При этом пусковые резисторы 3 и контактор 4 шунтируются главными цепями выключателя. Шунтирование пусковых резисторов не приводит к существенному повышению напряжения на обмотках трансформатора, так как . По истечении заданного времени таймер 14 отключает контактор и возвращает устройство в исходное состояние готовности к очередному включению трансформатора.
В случае неисправности трансформатора, например по причине наличия межвитковых замыканий, снижение пусковых токов трансформатора до уровня, близкого к , не происходит. На выходе порогового элемента устройства и на первом входе логического элемента "2И" присутствует сигнал единичного уровня. По истечении временной задержки происходит срабатывание логического элемента "2И" в единичное состояние по выходу и переключение второго RS-триггера в нулевое состояние по инверсному выходу. Выходным сигналом RS-триггера производится обнуление таймера по входу "Сброс" и блокировка переключения логического элемента "3И" по третьему входу. Соответственно происходит экстренное (аварийное) отключение контактора и блокировка включения выключателя с выдачей сигнала "Авария". При этом наличие "охранного" таймера обеспечивает дополнительную защиту пусковых резисторов от перегрузки в случаях нештатной работы.
Соответственно устройство обладает расширенными функциональными возможностями, обеспечивающими безопасное включение трехфазного трансформатора с максимальным быстродействием с многократным уменьшением пусковых токов. Для типовых трансформаторов кратность пускового тока при прямом включении составляет . Величина тока холостого хода . Соответственно предлагаемое устройство обеспечит снижение величины пускового тока в
Claims (1)
- Устройство включения трехфазного трансформатора, содержащее выключатель, соединенный главными цепями с фазами питающей сети и обмотками трехфазного трансформатора, пусковые резисторы, нагрузку, отличающееся тем, что выключатель выполнен с входом управления, введены контактор с входом управления, датчики тока, трехфазный диодный выпрямитель, пороговый элемент, инвертор, логические элементы "3И", "2И", элементы временной задержки, первый и второй RS-триггеры и таймер с входами "Пуск" и "Сброс", при этом выходы датчиков тока соединены с входами трехфазного диодного выпрямителя, выходом соединенного с входом порогового элемента, выход которого соединен через инвертор с первым входом логического элемента "3И" и непосредственно с первым входом логического элемента "2И" и S-входом первого RS-триггера, прямой выход первого RS-триггера подсоединен к входу элемента временной задержки, а его выход - к вторым входам логических элементов"3И", "2И", выход логического элемента "3И" подключен к входу управления выключателя, а выход логического элемента "2И" - к S-входу второго RS-триггера, а его инверсный выход - к третьему входу логического элемента "3И" и входу "Сброс" таймера, выход таймера - к входу управления контактора, при этом пусковые резисторы пофазно последовательно соединены с главными цепями контактора и датчиками тока и подсоединены параллельно главным цепям выключателя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113982A RU2621704C1 (ru) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Устройство включения трехфазного трансформатора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113982A RU2621704C1 (ru) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Устройство включения трехфазного трансформатора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2621704C1 true RU2621704C1 (ru) | 2017-06-07 |
Family
ID=59032358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016113982A RU2621704C1 (ru) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Устройство включения трехфазного трансформатора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2621704C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715047C1 (ru) * | 2019-10-30 | 2020-02-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Устройство для включения силового трансформатора |
RU2739053C1 (ru) * | 2020-06-11 | 2020-12-21 | Владимир Васильевич Галайко | Способ включения силового трансформатора и обслуживания подстанции |
RU210867U1 (ru) * | 2022-02-15 | 2022-05-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Устройство включения преобразовательного трансформатора |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1269755A3 (ru) * | 1982-03-03 | 1986-11-07 | Электроакустикай Дьяр (Фирма) | Устройство дл устранени бросков тока при включении сетевых трансформаторов |
RU2093943C1 (ru) * | 1994-04-20 | 1997-10-20 | Кузьменко Виктор Агавиевич | Способ снижения токов включения при многократных коммутациях трансформатора |
WO2000007273A1 (de) * | 1998-07-24 | 2000-02-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltungsanordnung zur einschaltstrombegrenzung für einen transformator |
RU108233U1 (ru) * | 2011-03-02 | 2011-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Устройство для снижения бросков тока при включении трансформатора |
-
2016
- 2016-04-11 RU RU2016113982A patent/RU2621704C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1269755A3 (ru) * | 1982-03-03 | 1986-11-07 | Электроакустикай Дьяр (Фирма) | Устройство дл устранени бросков тока при включении сетевых трансформаторов |
RU2093943C1 (ru) * | 1994-04-20 | 1997-10-20 | Кузьменко Виктор Агавиевич | Способ снижения токов включения при многократных коммутациях трансформатора |
WO2000007273A1 (de) * | 1998-07-24 | 2000-02-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltungsanordnung zur einschaltstrombegrenzung für einen transformator |
RU108233U1 (ru) * | 2011-03-02 | 2011-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Устройство для снижения бросков тока при включении трансформатора |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715047C1 (ru) * | 2019-10-30 | 2020-02-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Устройство для включения силового трансформатора |
RU2739053C1 (ru) * | 2020-06-11 | 2020-12-21 | Владимир Васильевич Галайко | Способ включения силового трансформатора и обслуживания подстанции |
RU210867U1 (ru) * | 2022-02-15 | 2022-05-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Устройство включения преобразовательного трансформатора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10171023B2 (en) | Motor starter apparatus with start-up fault detection capability | |
CN109534111A (zh) | 一种电梯安全控制系统及方法 | |
RU2621704C1 (ru) | Устройство включения трехфазного трансформатора | |
CN107240912B (zh) | 可变速扬水发电系统的过电压保护装置 | |
CN101090199A (zh) | 发电机高可靠灭磁方法 | |
CN203278211U (zh) | 变压器励磁涌流消除装置 | |
US10253742B2 (en) | Motor starter | |
CN203301132U (zh) | 发电机自并励系统的独立空载过电压保护装置 | |
JP2001333536A (ja) | 自家用発電設備 | |
CN203387397U (zh) | 大功率光伏逆变器辅助电源软起电路结构 | |
EP3235089B1 (en) | A circuit for a voltage power optimiser | |
KR102684535B1 (ko) | 돌입전류 차단식 스마트 변압기 | |
EP3506330A1 (en) | Electromagnetic operation mechanism drive circuit | |
RU2267184C1 (ru) | Способ управления гибридным коммутационным аппаратом и гибридный коммутационный аппарат для его осуществления | |
RU2499340C2 (ru) | Устройство тепловой защиты двигателя | |
RU2406206C1 (ru) | Устройство управления работой трехфазного асинхронного двигателя | |
CN211579579U (zh) | 一种可避免灭磁开关拉弧分断的汽轮发电机停机电路 | |
RU2139626C1 (ru) | Система для управления и защиты электропривода на асинхронных электродвигателях | |
KR20180106432A (ko) | 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치 및 순간정전 보상 모듈 | |
RU62303U1 (ru) | Устройство для симметрирования неполнофазных режимов | |
RU2050661C1 (ru) | Тиристорный возбудитель электропривода | |
RU112531U1 (ru) | Компенсатор реактивной мощности асинхронного электродвигателя | |
RU175893U1 (ru) | Пуско-защитное устройство для промышленного холодильника | |
RU2095912C1 (ru) | Система гарантированного электропитания | |
SU961029A1 (ru) | Устройство дл защитного отключени потребителей в трехфазной электрической сети переменного тока |