RU2683266C1 - PROTECTION METHOD OF CONVERTING PLANT WITH TRANSFORMER WITH 2n SECONDARY WINDING AND 2n COIL RECTIFIER - Google Patents

PROTECTION METHOD OF CONVERTING PLANT WITH TRANSFORMER WITH 2n SECONDARY WINDING AND 2n COIL RECTIFIER Download PDF

Info

Publication number
RU2683266C1
RU2683266C1 RU2018100444A RU2018100444A RU2683266C1 RU 2683266 C1 RU2683266 C1 RU 2683266C1 RU 2018100444 A RU2018100444 A RU 2018100444A RU 2018100444 A RU2018100444 A RU 2018100444A RU 2683266 C1 RU2683266 C1 RU 2683266C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transformer
voltage
rectifiers
secondary windings
measured near
Prior art date
Application number
RU2018100444A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Иванович Никитин
Марк Яковлевич Клецель
Александр Сергеевич Барукин
Асет Уральбаевич Габдулов
Бауыржан Ерболович Машрапов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ)
Priority to RU2018100444A priority Critical patent/RU2683266C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2683266C1 publication Critical patent/RU2683266C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux

Landscapes

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

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention can be used in electric engineering for protection of transformer with transformer with 2n secondary windings and 2n rectifiers against short circuits. Protection method of converter unit with transformer with 2n secondary windings and 2n rectifiers consists in that inductions of magnetic fluxes are measured near buses connecting with 2n rectifiers outputs 2n of secondary windings of transformer on side of its lower voltage, converting them into voltages, phase-shifted voltage obtained during conversion of inductions of magnetic fluxes measured near buses connecting with n rectifiers outputs n secondary windings of transformer, connected in star, is subtracted from voltage obtained during conversion of magnetic flux induction, measured near bus connected to secondary winding of transformer, connected in star, voltage obtained during conversion of magnetic flux induction, measured near tire of same phase connected to secondary winding of transformer connected in triangle, this voltage difference is compared to reference value of voltage and if this voltage difference exceeds the reference voltage value, a signal is sent to disconnect the converter unit from the network.EFFECT: technical result is increase of protection sensitivity of converter plant.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты преобразовательной установки с трансформатором с 2n вторичными обмотками и 2n выпрямителями от коротких замыканий.The invention relates to electrical engineering, in particular to a relay protection technique, and can be used to protect a converter installation with a transformer with 2n secondary windings and 2n rectifiers from short circuits.

Ближайшим из аналогов является способ защиты преобразовательной установки с трансформатором с 2n вторичными обмотками и 2n выпрямителями, при котором измеряют ток со стороны высшего напряжения трансформатора и сравнивают его с эталонной величиной тока, и, если он превосходит эталонную величину тока, через выдержку времени отключают преобразовательную установку от питающей сети [Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения - М.: Высш. Шк., 2008. - 639 с.: ил.].The closest analogue is a method of protecting a converter installation with a transformer with 2n secondary windings and 2n rectifiers, in which the current from the higher voltage side of the transformer is measured and compared with the reference current value, and if it exceeds the reference current value, the converter installation is turned off after a time delay from the supply network [Andreev V.A. Relay protection and automation of power supply systems - M .: Higher. Shk., 2008. - 639 p.: Ill.].

Этот способ не позволяет обеспечить высокую чувствительность защиты, так как необходима отстройка от максимальных токов нагрузки и бросков тока намагничивания трансформатора.This method does not allow to provide high sensitivity protection, since it is necessary to tune from the maximum load currents and inrush currents of the magnetization of the transformer.

Задачей изобретения является повышение чувствительности и быстродействия защиты преобразовательной установки с трансформатором с 2n вторичными обмотками и 2n выпрямителями.The objective of the invention is to increase the sensitivity and speed of protection of the Converter installation with a transformer with 2n secondary windings and 2n rectifiers.

Согласно изобретению, измеряют индукции магнитных потоков вблизи шин, соединяющих с 2n выпрямителями выводы 2n вторичных обмоток трансформатора со стороны его низшего напряжения, преобразуя их в напряжения. Сдвигают по фазе напряжения, полученные при преобразовании индукций магнитных потоков, измеренных вблизи шин, соединяющих с n выпрямителями выводы n вторичных обмоток трансформатора, соединенных в звезду. Вычитают из напряжения, полученного при преобразовании индукции магнитного потока, измеренного вблизи шины, подключенной к вторичной обмотке трансформатора, соединенной в звезду, напряжение, полученное при преобразовании индукции магнитного потока, измеренного вблизи шины той же фазы, подключенной к вторичной обмотке трансформатора, соединенной в треугольник. Сравнивают эту разность напряжений с эталонной величиной напряжения, и, если эта разность напряжений превышает эталонную величину напряжения, подают сигнал на отключение преобразовательной установки от сети.According to the invention, the magnetic flux induction is measured near the busbars connecting the terminals 2n of the secondary windings of the transformer from its lower voltage side to 2n rectifiers, converting them to voltages. The phase voltage is shifted by converting the magnetic flux inductions measured near the buses connecting the terminals of the n secondary windings of the transformer connected to the star with n rectifiers. Subtract from the voltage obtained by converting the magnetic flux induction measured near the bus connected to the secondary of the transformer connected to the star, the voltage obtained by converting the magnetic flux induction measured near the bus of the same phase connected to the secondary of the transformer connected to the triangle . Compare this voltage difference with the reference voltage value, and if this voltage difference exceeds the reference voltage value, a signal is sent to disconnect the converter unit from the network.

Повышение чувствительности достигается за счет измерения индукций магнитных потоков вблизи шин, соединяющих выводы вторичных обмоток трансформатора со стороны его низшего напряжения с выпрямителями, преобразования этих индукций в напряжение и вычитания соответствующих напряжений.Increasing the sensitivity is achieved by measuring the induction of magnetic fluxes near the buses connecting the terminals of the secondary windings of the transformer from the side of its lower voltage with rectifiers, converting these inductions into voltage and subtracting the corresponding voltages.

На чертеже представлено устройство, реализующее способ защиты преобразовательной установки с трансформатором с 2n вторичными обмотками и 2n выпрямителями.The drawing shows a device that implements a method of protecting a conversion installation with a transformer with 2n secondary windings and 2n rectifiers.

Способ защиты преобразовательной установки с трансформатором с 2n вторичными обмотками и 2n выпрямителями может быть реализован в преобразовательной установке с трансформатором 1 типа TWEPc 2500/6d мощностью 2500 кВА с двумя вторичными обмотками, двумя выпрямителями и выпрямленным напряжением 220 В, с соединением обмоток: со стороны высшего напряжения треугольник; со стороны низшего напряжения трансформатора одна обмотка - звезда, другая - треугольник. Вторичные обмотки трансформатора подключены к выпрямителям 2, соединенным по мостовой схеме, выходы которых подключены к нагрузке 3 мощностью 1650 кВт. При этой нагрузке токи нагрузки в шинах, соединяющих выводы обмоток трансформатора со стороны его низшего напряжения с выпрямителями, со стороны низшего напряжения составляют: со стороны вторичной обмотки, соединенной в звезду I1A=11100e-j53 А, I1B=11100ej187 A, I1C=11100ej67 А, со стороны вторичной обмотки, соединенной в треугольник, I2A=11070e-j23 А, I2B=11070ej217 А, I1C=11070ej97 А. Для измерения и преобразования в напряжение индукции магнитного поля, созданного токами в шинах, соединяющих вторичные обмотки трансформатора с выпрямителями, могут быть использованы катушки индуктивности 4, 5, 6, 7, 8, 9 с количеством витков W=8000, площадью поперечного сечения S=0,000669 м2 и длиной

Figure 00000001
Катушки индуктивности устанавливают под шинами, соединяющими выводы обмоток трансформатора 1 со стороны его низшего напряжения с выпрямителями 2, например на безопасном по технике безопасности расстоянии h=0,12 м. В режиме нагрузки при протекании указанных токов в шинах, соединяющих выводы обмоток трансформатора 1 со стороны его низшего напряжения с выпрямителями 2, на выводах катушек индуктивности 4, 5, 6, 7, 8, 9 наводятся ЭДС:The protection method of a converter installation with a transformer with 2n secondary windings and 2n rectifiers can be implemented in a converter installation with a transformer 1 of type TWEPc 2500 / 6d with a power of 2500 kVA with two secondary windings, two rectifiers and a rectified voltage of 220 V, with a winding connection: from the higher side voltage triangle; on the lower voltage side of the transformer, one winding is a star, the other is a triangle. The secondary windings of the transformer are connected to rectifiers 2 connected by a bridge circuit, the outputs of which are connected to a load 3 with a capacity of 1650 kW. With this load, the load currents in the buses connecting the terminals of the transformer windings from the side of its low voltage to the rectifiers, from the side of the low voltage are: from the side of the secondary winding connected to the star I 1A = 11100e- j53 A, I 1B = 11100e j187 A, I 1C = 11100e j67 A, from the side of the secondary winding connected in a triangle, I 2A = 11070e- j23 A, I 2B = 11070e j217 A, I 1C = 11070e j97 A. For measuring and converting to the induction voltage the magnetic field created by currents in tires connecting the secondary windings of the transformer with rectifiers can be used as inductance lugs 4, 5, 6, 7, 8, 9 with the number of turns W = 8000, the cross-sectional area S = 0,000669 m 2 and the length
Figure 00000001
Inductors are installed under the buses connecting the terminals of the transformer 1 windings from the side of its low voltage to the rectifiers 2, for example, at a safety distance h = 0.12 m. In the load mode when the specified currents flow in the tires connecting the terminals of the transformer 1 windings with the side of its low voltage with rectifiers 2, at the terminals of the inductors 4, 5, 6, 7, 8, 9 induced EMF:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

где μ0 - магнитная постоянная, μ0=4π⋅10-7 Гн/м.where μ 0 is the magnetic constant, μ 0 = 4π⋅10 -7 GN / m.

ЭДС E 1, Е 2, Е 3 подают на входы блоков уравнивания напряжений 10, которые сдвигают их на 30°. В результате на выходах блоков уравнивания напряжений 10 появляются ЭДС E 11=31,1e-j113, E 21=31,1ej127, E 31=31,1ej7. ЭДС Е 11, Е 21, Е 31, Е 4, Е 5, Е 6 подают на входы схем сравнения 11, где вычисляют абсолютное значение разностей ЭДС |E 11-E 4|, |E 21-E 5|, |Е 31-Е 6|, и сравнивают их с эталонным значением ЭДС Еэт, равным, например, 3 В, учитывая погрешности установки катушек индуктивности 4, 5, 6, 7, 8, 9 и погрешности устройства, реализующего способ. Так как в режиме нагрузки указанные разности не превышают эталонное значение ЭДС Еэт=3 В, то защита не срабатывает.EMF E 1 , E 2 , E 3 is fed to the inputs of voltage equalization blocks 10, which shift them by 30 °. As a result, the EMF E 11 = 31.1e- j113 , E 21 = 31.1e j127 , E 31 = 31.1e j7 appear at the outputs of the voltage equalization blocks 10. EMF E 11 , E 21 , E 31 , E 4 , E 5 , E 6 are fed to the inputs of the comparison circuits 11, where the absolute value of the differences of the EMF | E 11 - E 4 |, | E 21 - E 5 |, | E 31 - E 6 |, and compare them with a reference value of the EMF E et equal, for example, 3 V, taking into account the errors in the installation of inductors 4, 5, 6, 7, 8, 9 and the errors of the device that implements the method. Since in the load mode the indicated differences do not exceed the reference value of the EMF E et = 3 V, the protection does not work.

При двухфазном коротком замыкании, например, со стороны низшего напряжения трансформатора между фазами В и С на выводах обмотки трансформатора, соединенной в звезду, токи I1A=11000ej134 А, I1B=11900ej238 A, I1C=6500ej149 А, а I2A=11000ej149 А, I2B=10000ej14 A, I2C=11900e-j77 А. При этом на выводах катушек индуктивности 4, 5, 6,7, 8, 9 получим:With a two-phase short circuit, for example, from the low voltage side of the transformer between phases B and C at the terminals of the transformer winding connected to a star, the currents I 1A = 11000e j134 A, I 1B = 11900e j238 A, I 1C = 6500e j149 A, and I 2A = 11000e j149 A, I 2B = 10000e j14 A, I 2C = 11900e- j77 A. At the same time, on the conclusions of inductors 4, 5, 6,7, 8, 9 we get:

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Тогда на выходах блоков уравнивания напряжений 10 получим E 11=30,8ej74, E 21=33,33e-j86, E 31=18,2ej178. В результате абсолютное значение разностей ЭДСThen at the outputs of voltage equalization blocks 10 we get E 11 = 30.8e j74 , E 21 = 33.33e- j86 , E 31 = 18.2e j178 . As a result, the absolute value of the differences of the EMF

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Так как полученные разности превышают эталонное значение ЭДС Еэт=3 В, то на выходах схем сравнения 11 появляются сигналы, которые поступают на входы исполнительного органа 12. Исполнительный орган 12 срабатывает и подает сигнал на отключение выключателя 13.Since the differences obtained exceed the reference value of the EMF E et = 3 V, then the outputs of the comparison circuits 11 receive signals that are fed to the inputs of the executive body 12. The executive body 12 is activated and sends a signal to turn off the switch 13.

Аналогично анализируется работа защиты в других режимах.Similarly, the protection operation in other modes is analyzed.

Claims (1)

Способ защиты преобразовательной установки с трансформатором с 2n вторичными обмотками и 2n выпрямителями, отличающийся тем, что измеряют индукции магнитных потоков вблизи шин, соединяющих с 2n выпрямителями выводы 2n вторичных обмоток трансформатора со стороны его низшего напряжения, преобразуя их в напряжения, сдвигают по фазе напряжения, полученные при преобразовании индукций магнитных потоков, измеренных вблизи шин, соединяющих с n выпрямителями выводы n вторичных обмоток трансформатора, соединенных в звезду, вычитают из напряжения, полученного при преобразовании индукции магнитного потока, измеренного вблизи шины, подключенной к вторичной обмотке трансформатора, соединенной в звезду, напряжение, полученное при преобразовании индукции магнитного потока, измеренного вблизи шины той же фазы, подключенной ко вторичной обмотке трансформатора, соединенной в треугольник, сравнивают эту разность напряжений с эталонной величиной напряжения и, если эта разность напряжений превышает эталонную величину напряжения, подают сигнал на отключение преобразовательной установки от сети.A method of protecting a converter installation with a transformer with 2n secondary windings and 2n rectifiers, characterized in that the magnetic flux inductions are measured near the buses connecting the terminals 2n of the secondary windings of the transformer from its lower voltage side to the 2n rectifiers, converting them to voltages, they are shifted by the voltage phase, obtained when converting the magnetic flux inductions measured near the buses connecting the terminals of n secondary windings of the transformer connected to a star with n rectifiers, subtract from the voltage the voltage obtained by converting the magnetic flux induction measured near the bus connected to the secondary winding of the transformer connected to the star, the voltage obtained by converting the magnetic flux induction measured near the bus of the same phase connected to the secondary winding of the transformer connected to a triangle, compare this difference voltage with a reference voltage value and, if this voltage difference exceeds the reference voltage value, a signal is sent to turn off the converter t network.
RU2018100444A 2018-01-09 2018-01-09 PROTECTION METHOD OF CONVERTING PLANT WITH TRANSFORMER WITH 2n SECONDARY WINDING AND 2n COIL RECTIFIER RU2683266C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018100444A RU2683266C1 (en) 2018-01-09 2018-01-09 PROTECTION METHOD OF CONVERTING PLANT WITH TRANSFORMER WITH 2n SECONDARY WINDING AND 2n COIL RECTIFIER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018100444A RU2683266C1 (en) 2018-01-09 2018-01-09 PROTECTION METHOD OF CONVERTING PLANT WITH TRANSFORMER WITH 2n SECONDARY WINDING AND 2n COIL RECTIFIER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2683266C1 true RU2683266C1 (en) 2019-03-27

Family

ID=65858663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018100444A RU2683266C1 (en) 2018-01-09 2018-01-09 PROTECTION METHOD OF CONVERTING PLANT WITH TRANSFORMER WITH 2n SECONDARY WINDING AND 2n COIL RECTIFIER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2683266C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009908C1 (en) * 1991-11-22 1994-03-30 Уральское отделение Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта Device for protection of three-phase rectifier against overvoltages, with supply of rectifier bridges from star- and delta-connected secondary windings of converter transformers
US20150357813A1 (en) * 2014-06-06 2015-12-10 Actron Technology Corporation Short circuit detection circuit and short circuit detection method for multi-phase rectifier at frequency domain
RU2598903C1 (en) * 2012-09-11 2016-10-10 ЭнАр ЭЛЕКТРИК КО., ЛТД Method of differential protection when converting frequency for output transformer system with static frequency converter
RU2614243C1 (en) * 2016-02-24 2017-03-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Residual current device in reed switches and magnetoresistor for converter installation with transformer and rectifier

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009908C1 (en) * 1991-11-22 1994-03-30 Уральское отделение Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта Device for protection of three-phase rectifier against overvoltages, with supply of rectifier bridges from star- and delta-connected secondary windings of converter transformers
RU2598903C1 (en) * 2012-09-11 2016-10-10 ЭнАр ЭЛЕКТРИК КО., ЛТД Method of differential protection when converting frequency for output transformer system with static frequency converter
US20150357813A1 (en) * 2014-06-06 2015-12-10 Actron Technology Corporation Short circuit detection circuit and short circuit detection method for multi-phase rectifier at frequency domain
RU2614243C1 (en) * 2016-02-24 2017-03-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Residual current device in reed switches and magnetoresistor for converter installation with transformer and rectifier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2934854C (en) Electromagnetic induction type power supply device
CA2670907C (en) Magnetizing inrush current suppression device and method for transformer
US10734944B2 (en) Inverter having grid disconnection point and insulation resistance measurement and method for measuring an insulation resistance
JP5646237B2 (en) Residual magnetic flux estimation method and residual magnetic flux estimation device for transformer
JP5148435B2 (en) Inrush current suppressing device for transformer and control method thereof
EP2320551B1 (en) Thirty-six pulse power transformer and power converter incorporating same
RU2422963C2 (en) Device to melt silver thaw on wires and cables of overhead line (versions)
JP2010004686A (en) Apparatus for suppressing exciting inrush current of transformer and method of controlling the same
JP5414254B2 (en) Apparatus and method for suppressing magnetizing inrush current of transformer
WO2015094510A1 (en) Electrical switching apparatus including alternating current electronic trip circuit with arc fault detection circuit and power supply
WO2016163201A1 (en) Power conversion device
CN102611079B (en) Short-circuit protection system and short-circuit protection method for isolated power converter
RU2683266C1 (en) PROTECTION METHOD OF CONVERTING PLANT WITH TRANSFORMER WITH 2n SECONDARY WINDING AND 2n COIL RECTIFIER
JP5908336B2 (en) Excitation inrush current suppression device and excitation inrush current suppression method
US20210296886A1 (en) Protecting against transients in a power control system
RU2552377C2 (en) Voltage balancer in three-phase network
WO2018168948A1 (en) Voltage compensation device
CN202931210U (en) Power supply unit for testing of electric locomotive
US20200295669A1 (en) Rectifier arrangement
RU2012147667A (en) METHOD FOR MATCHING A HETEROGENEOUS FOUR WIRE NONSymmetric ELECTRIC TRANSMISSION LINE WITH ELECTRIC LOAD
RU2677857C1 (en) Protection device of the converter plant with transformer with 2n secondary windings and 2n rectifiers
JP6202897B2 (en) Excitation current suppression device and method
Thakur et al. Design and development of microcontroller based controlled switching device for transformer
RU2551632C2 (en) Measuring device of differential current protection of buses
CN102570843B (en) For running the method for converter circuit