RU2743902C1 - Method for determination of dry transformer heating time constant - Google Patents

Method for determination of dry transformer heating time constant Download PDF

Info

Publication number
RU2743902C1
RU2743902C1 RU2020119227A RU2020119227A RU2743902C1 RU 2743902 C1 RU2743902 C1 RU 2743902C1 RU 2020119227 A RU2020119227 A RU 2020119227A RU 2020119227 A RU2020119227 A RU 2020119227A RU 2743902 C1 RU2743902 C1 RU 2743902C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
time constant
heating time
voltage
current
winding
Prior art date
Application number
RU2020119227A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Михайлович Плотников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева)
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 "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева)
Priority to RU2020119227A priority Critical patent/RU2743902C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2743902C1 publication Critical patent/RU2743902C1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H02H5/041—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature additionally responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H6/00—Emergency protective circuit arrangements responsive to undesired changes from normal non-electric working conditions using simulators of the apparatus being protected, e.g. using thermal images

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

FIELD: electrical equipment.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used in determining dry heating time constant of dry transformers. Method for determination of dry transformer heating time constant includes short circuit of low-voltage winding to ammeter, setting current value of low-voltage winding close to rated value, measurement of three values of this current and voltages of the primary winding through equal time intervals and calculation of the heating time constant by formulas containing values of voltages measured at the moment of currents measurement.
EFFECT: technical result is possibility of accurate determination of heating time constant of dry transformer in conditions of supply voltage oscillation.
1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к измерениям параметров трансформатора.The invention relates to electrical machines, in particular to measuring the parameters of a transformer.

Известен способ определения постоянной времени нагрева трансформатора, реализуемый в устройстве для контроля температуры трансформатора, заключающийся в измерении веса, теплоемкости, площади охлаждения, коэффициента теплопереноса трансформатора и расчет его постоянной времени нагрева [Выложенная заявка Германии DE 19510970 А1,

Figure 00000001
einen Transformator, МПК7 Н02 Н6/00, Н02Н 7/04, опубл. 26.09.1996, стр. 3].There is a known method for determining the heating time constant of a transformer, implemented in a device for controlling the temperature of a transformer, which consists in measuring the weight, heat capacity, cooling area, heat transfer coefficient of the transformer and calculating its heating time constant [German application laid out DE 19510970 A1,
Figure 00000001
einen Transformator, IPC 7 Н02 Н6 / 00, Н02Н 7/04, publ. 09/26/1996, page 3].

Недостаток известного способа заключается в необходимости проведения сложных измерений различных физических величин.The disadvantage of this method is the need for complex measurements of various physical quantities.

Известен метод испытания трансформатора, включающий замыкание обмотки низкого напряжения на амперметр, установку значения этого тока, близкого к номинальному с одновременным измерением этого значения [ГОСТ 3484.2-88 Трансформаторы силовые. Испытания на нагрев, п. 2.3.1, пункт 2.3.1].There is a known method for testing a transformer, which includes shorting the low voltage winding to an ammeter, setting the value of this current close to the nominal with simultaneous measurement of this value [GOST 3484.2-88 Power transformers. Heating tests, paragraph 2.3.1, paragraph 2.3.1].

Известный метод не предназначен для определения постоянной времени нагрева трансформатора.The known method is not intended to determine the heating time constant of a transformer.

Известен способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора [Патент 2683031 РФ, МПК Н02Н 7/04, опубл. 26.03.2019], включающий замыкание обмотки низкого напряжения на амперметр, установку значения тока обмотки низкого напряжения (вторичной обмотки), близкого к номинальному, измерение трех значений этого тока через равные интервалы времени и вычисление по трем значениям тока постоянной времени нагрева. Этот способ принят за прототип.A known method for determining the heating time constant of a dry transformer [Patent 2683031 RF, IPC N02N 7/04, publ. 03/26/2019], which includes shorting the low voltage winding to the ammeter, setting the current value of the low voltage winding (secondary winding) close to the nominal value, measuring three values of this current at regular intervals and calculating the heating time constant from three current values. This method is taken as a prototype.

К недостаткам прототипа относится недостаточная точность вычисленной постоянной времени нагрева сухого трансформатора. Это связано с тем, что значения тока в данных измерениях зависят от двух параметров: от постепенно нагревающегося сопротивления вторичной обмотки R и от напряжения U на этой обмотке

Figure 00000002
Время трех измерений токов для мощных трансформаторов составляет несколько часов, в течение которых напряжение сети и, следовательно, напряжение первичной обмотки трансформатора может меняться в большей или меньшей степени, поэтому меняется также величины токов, по которым рассчитывается конечный ток IК и постоянная времени нагрева, их значения получаются искаженными. Стабилизация подаваемого на трансформатор переменного напряжения связана со значительным удорожанием измерений.The disadvantages of the prototype include the insufficient accuracy of the calculated heating time constant for the dry transformer. This is due to the fact that the current values in these measurements depend on two parameters: on the gradually heating resistance of the secondary winding R and on the voltage U on this winding
Figure 00000002
The time of three measurements of currents for powerful transformers is several hours, during which the mains voltage and, therefore, the voltage of the primary winding of the transformer can vary to a greater or lesser extent, therefore, the values of the currents, which are used to calculate the final current I K and the heating time constant, also change, their values are distorted. The stabilization of the AC voltage supplied to the transformer is associated with a significant increase in the cost of measurements.

Изобретение решает задачу повышения точности определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора в условиях колебания напряжения.The invention solves the problem of increasing the accuracy of determining the heating time constant of a dry transformer in conditions of voltage fluctuations.

Техническим результатом от использования изобретения является возможность точного определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора в условиях колебания питающего напряжения.The technical result of using the invention is the ability to accurately determine the heating time constant of a dry transformer under conditions of supply voltage fluctuations.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора, включающем замыкание обмотки низкого напряжения (вторичной обмотки) на амперметр, установку значения тока обмотки низкого напряжения, близкого к номинальному и измерение трех значений этого тока через равные интервалы времени, согласно изобретению, одновременно измеряют напряжения первичной обмотки, а постоянную времени нагрева определяют по формулеThe task is achieved by the fact that in the method for determining the heating time constant of a dry transformer, which includes shorting the low voltage winding (secondary winding) to an ammeter, setting the value of the low voltage winding current close to the nominal one and measuring three values of this current at regular intervals, according to the invention , simultaneously measure the voltage of the primary winding, and the heating time constant is determined by the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где tи - интервал времени между измерениями;where t and - time interval between measurements;

I0, U0 - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент начального измерения;I 0 , U 0 - secondary winding current and primary winding voltage at the time of initial measurement;

I1, U1 - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент первого измерения;I 1 , U 1 - secondary winding current and primary winding voltage at the time of the first measurement;

IK - конечный ток, определяемый по формулеI K - final current determined by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где I2, U2 - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент второго измерения.where I 2 , U 2 - secondary winding current and primary winding voltage at the time of the second measurement.

Заявляемый способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора отличается тем, что, расчет постоянной времени производят по формулам, учитывающим значения напряжений, зафиксированных в моменты измерений токов.The inventive method for determining the heating time constant of a dry transformer is characterized in that the calculation of the time constant is carried out according to formulas that take into account the values of the voltages recorded at the moments of current measurements.

Формулы, связывающие значение постоянной времени нагрева трансформатора с измеренными значениями токов и напряжений, выведены автором впервые.The formulas connecting the value of the heating time constant of the transformer with the measured values of currents and voltages were derived by the author for the first time.

Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.

К обмотке высокого напряжения сухого трансформатора подают напряжение короткого замыкания U1к, при котором ток в обмотке низкого напряжения близок к номинальному. Одновременно с подачей напряжения включают секундомер и измеряют ток обмотки низкого напряжения (вторичной обмотки) I0 и напряжение первичной обмотки U0≈U1к. A short-circuit voltage U 1k is applied to the high-voltage winding of the dry transformer, at which the current in the low-voltage winding is close to the nominal one. Simultaneously with the voltage supply, the stopwatch is turned on and the current of the low voltage winding (secondary winding) I 0 and the voltage of the primary winding U 0 ≈U 1k are measured.

По истечении времени tи, которое соизмеримо с ожидаемой постоянной времени нагрева, фиксируют величину тока I1, а по истечении времени 2tи фиксируют величину тока I2.After the time t and that is commensurate with the expected thermal time constant, fixed current value I 1, and after time 2t and the fixed current value I 2.

В процессе измерений токов I1 и I2 напряжение сети меняется случайным образом, поэтому значения измеренных токов искажаются, и результат расчета постоянной времени нагрева становится неточным и невоспроизводимым. Поэтому значения токов I1 и I2 умножаются на корректирующие коэффициенты соответственно

Figure 00000005
за базовую величину в которых принято напряжение U0 начального измерения. Например, если напряжение сети к моменту первого измерения повысилось на 5%, ток I1 будет на 5% больше. Этот ток, умноженный на коэффициент
Figure 00000006
будет соответствовать значению, полученному бы при отсутствии колебания напряжения. Таким образом, из результатов вычислений исключается погрешность, связанная с колебанием питающего трансформатор напряжения.In the process of measuring currents I 1 and I 2, the mains voltage changes randomly, therefore the values of the measured currents are distorted, and the result of calculating the heating time constant becomes inaccurate and irreproducible. Therefore, the values of the currents I 1 and I 2 are multiplied by the correction factors, respectively
Figure 00000005
for the base value in which the voltage U 0 of the initial measurement is taken. For example, if the mains voltage at the time of the first measurement has increased by 5%, the current I 1 will be 5% more. This current multiplied by a factor
Figure 00000006
will correspond to the value obtained in the absence of voltage fluctuations. Thus, the error associated with the fluctuation of the supply voltage to the transformer is excluded from the calculation results.

Вычисляют значение конечного тока Iк, который протекал бы по обмотке низкого напряжения в установившемся тепловом режиме при неизменном напряжении обмотки высокого напряжения U0, по формуле (2)Calculate the value of the final current I to , which would flow through the low voltage winding in a steady thermal regime at a constant voltage of the high voltage winding U 0 , according to the formula (2)

Figure 00000007
Figure 00000007

Затем вычисляют постоянную времени нагрева по формуле (1)Then the heating time constant is calculated by the formula (1)

Figure 00000008
Figure 00000008

Пример осуществления способа.An example of the implementation of the method.

Для трансформатора ТПП-269-220-50К мощностью 70 ВА при замыкании обмотки низкого напряжения на амперметр и подаче на первичную обмотку пониженного напряжения U0=36 В с интервалом 4 минуты измерялись значения напряжений первичной обмотки и токов вторичной обмотки. Результаты измерений представлены в таблице.For a transformer TPP-269-220-50K with a power of 70 VA, when the low voltage winding was closed to the ammeter and a low voltage U 0 = 36 V was applied to the primary winding, the values of the primary winding voltages and the secondary winding currents were measured with an interval of 4 minutes. The measurement results are presented in the table.

Figure 00000009
Figure 00000009

Значение конечного тока, рассчитанное по способу - прототипу (без учета колебаний напряжения)The value of the final current, calculated according to the prototype method (without taking into account voltage fluctuations)

Figure 00000010
Figure 00000010

Постоянная времени нагрева, рассчитанная по способу - прототипу при tи=4 минHeating time constant calculated according to the prototype method at t and = 4 min

Figure 00000011
Figure 00000011

Наибольшее отклонение напряжения в процессе измерений составилоThe largest voltage deviation during measurements was

Figure 00000012
Figure 00000012

Значение конечного тока по предлагаемому способу рассчитаем по формуле (2)The value of the final current according to the proposed method is calculated by the formula (2)

Figure 00000013
Figure 00000013

При tи=4 мин по формуле (1) рассчитаем постоянную времени нагреваAt t and = 4 min, using formula (1), we calculate the heating time constant

Figure 00000014
Figure 00000014

Таким образом, после исключения влияния на результаты измерений колебания напряжения ΔU=0,83% получено уточненное значение постоянной времени нагрева сухого трансформатора, которое составило 7,48 минуты, и которое на 4,7% отличается от искаженного значения, полученного по способу прототипа. Результаты измерений становятся инвариантны по отношению к возмущающему воздействию в виде изменения подаваемого на трансформатор напряжения.Thus, after eliminating the influence on the measurement results of voltage fluctuations ΔU = 0.83%, an updated value of the heating time constant of a dry transformer was obtained, which was 7.48 minutes, and which differs by 4.7% from the distorted value obtained by the prototype method. The measurement results become invariant with respect to the disturbing effect in the form of a change in the voltage applied to the transformer.

Claims (8)

Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора, включающий замыкание обмотки низкого напряжения на амперметр, установку значения тока обмотки низкого напряжения, близкого к номинальному, измерение трех значений этого тока через равные интервалы времени, отличающийся тем, что одновременно измеряют напряжение первичной обмотки, а постоянную времени нагрева определяют по формулеA method for determining the heating time constant of a dry transformer, including shorting the low voltage winding to an ammeter, setting the value of the low voltage winding current close to the nominal, measuring three values of this current at regular intervals, characterized in that the voltage of the primary winding is measured simultaneously, and the time constant heating is determined by the formula
Figure 00000015
Figure 00000015
 где tи - интервал времени между измерениями;where t and - time interval between measurements; I0, U0 - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент начального измерения;I 0 , U 0 - secondary winding current and primary winding voltage at the time of initial measurement; I1, U1 - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент первого измерения;I 1 , U 1 - secondary winding current and primary winding voltage at the time of the first measurement; Iк - конечный ток, определяемый по формуле,I to - the final current, determined by the formula,
Figure 00000016
Figure 00000016
 где I2, U2 - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент второго измерения.where I 2 , U 2 - secondary winding current and primary winding voltage at the time of the second measurement.
RU2020119227A 2020-06-03 2020-06-03 Method for determination of dry transformer heating time constant RU2743902C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020119227A RU2743902C1 (en) 2020-06-03 2020-06-03 Method for determination of dry transformer heating time constant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020119227A RU2743902C1 (en) 2020-06-03 2020-06-03 Method for determination of dry transformer heating time constant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743902C1 true RU2743902C1 (en) 2021-03-01

Family

ID=74857483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020119227A RU2743902C1 (en) 2020-06-03 2020-06-03 Method for determination of dry transformer heating time constant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743902C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU691787A1 (en) * 1976-06-14 1979-10-15 Украинское Отделение Всесоюзного Государственного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института Сельэнергопроект Apparatus for measuring wear of power transformers
DE19510970A1 (en) * 1995-03-24 1996-09-26 Abb Patent Gmbh Temp. monitoring device for transformer
WO2002087050A1 (en) * 2001-04-19 2002-10-31 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Method and device for measuring the temperature of windings of a drive motor
RU131198U1 (en) * 2012-05-24 2013-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) DEVICE FOR CONTROL OF ELECTRIC POWER SUPPLY LOSSES IN TRANSFORMERS
RU2563331C1 (en) * 2014-06-02 2015-09-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" Method of determination of losses in transformer and device for its implementation
RU2683031C1 (en) * 2018-04-28 2019-03-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for determining the constant heating time of a dry transformer
RU2687893C1 (en) * 2018-05-22 2019-05-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" Method of determining losses of active electrical energy in transformer and device for its implementation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU691787A1 (en) * 1976-06-14 1979-10-15 Украинское Отделение Всесоюзного Государственного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института Сельэнергопроект Apparatus for measuring wear of power transformers
DE19510970A1 (en) * 1995-03-24 1996-09-26 Abb Patent Gmbh Temp. monitoring device for transformer
WO2002087050A1 (en) * 2001-04-19 2002-10-31 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Method and device for measuring the temperature of windings of a drive motor
RU131198U1 (en) * 2012-05-24 2013-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) DEVICE FOR CONTROL OF ELECTRIC POWER SUPPLY LOSSES IN TRANSFORMERS
RU2563331C1 (en) * 2014-06-02 2015-09-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" Method of determination of losses in transformer and device for its implementation
RU2683031C1 (en) * 2018-04-28 2019-03-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for determining the constant heating time of a dry transformer
RU2687893C1 (en) * 2018-05-22 2019-05-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" Method of determining losses of active electrical energy in transformer and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2264968A (en) Apparatus for measuring wall thickness
RU2743902C1 (en) Method for determination of dry transformer heating time constant
CN111880009A (en) Accurate measurement circuit and measurement method for melt resistance of medium-voltage fuse
US2772395A (en) Method and apparatus for the measurement of low resistance
CN107144758B (en) Method for testing influence of thermal effect on short-circuit resistance of transformer
RU2683031C1 (en) Method for determining the constant heating time of a dry transformer
RU2531850C1 (en) Method to measure resistance to dc in windings of electric equipment
US2302230A (en) Method and apparatus for measuring the power factor of electrical devices
RU2707757C1 (en) Method of reducing measurement error of temperature with electric bridge
Ghaderi et al. Inductive Current Transformer Core Parameters Behaviour vs. Temperature Under Different Working Conditions
RU2781946C1 (en) Method for determining eddy current losses in the magnetic core of a transformer
US2673326A (en) Apparatus and method for testing magnetic material
Crotti et al. Frequency calibration of MV voltage transformer under actual waveforms
Zachovalova AC-DC current transfer difference in CMI
CN110837004A (en) High-voltage equipment dielectric loss factor calculation method based on carrier frequency correction
Najar et al. Soft sensor design for oil temperature in distribution transformer (type ONAN)
RU2788080C1 (en) Method for determining eddy current losses in the steel of a transformer magnetic circuit
CN203811686U (en) Novel topological loop used for measuring breaker loop resistance
RU2685571C1 (en) Device for measuring leakage inductances of individual windings of a two-winding transformer
Wang et al. A resistor load coefficient measurement system
SU824087A1 (en) Device for measuring ferromagnetic material electromagnetic characteristics
RU2035706C1 (en) Device for measuring temperature excess of windings of electric machine under load
Arnold Alternating-current-instrument testing equipment
Radakovic et al. Temperature Distribution in Windings of Transformers with natural Oil circulation
US2050250A (en) High voltage testing device