RU2422965C1 - Method to protect furnace transformer with phases arranged at lower voltage side such as group of separate conductors - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: in method to protect a furnace transformer with phases arranged at the lower voltage side in the form of a group of separate conductors, when the current is measured in each phase at the higher voltage of the transformer and voltage between phases, speeds of current growth and voltage reduction are calculated, and if their values or ratios between them exceed the specified limits, the transformer breaker is disconnected. Additionally sums of magnetic flows are measured, developed by currents of the specified quantity of phase conductors, differences are identified between these sums, and if at least one of differences exceeds the first reference value, a signal is sent about the damage, and if it exceeds the second reference value, then the transformer breaker is disconnected. ^ EFFECT: detection of individual conductors fixation weakening and faults between them. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты печных трансформаторов от коротких замыканий и повреждений проводников фаз.The invention relates to electrical engineering, in particular to a relay protection technique, and can be used to protect furnace transformers from short circuits and damage to phase conductors.

Известен способ защиты печного трансформатора с фазами со стороны низшего напряжения, выполненного в виде группы отдельных проводников, при котором измеряют ток в фазах со стороны высшего напряжения трансформатора, и если этот ток больше определенной величины, отключают выключатель трансформатора (Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высш. шк., 1991. - 496 с.).A known method of protecting a furnace transformer with phases on the low voltage side, made in the form of a group of separate conductors, in which the current in phases is measured on the side of the higher voltage of the transformer, and if this current is more than a certain value, turn off the transformer switch (Andreev V.A. Relay protection and automation of power supply systems. - M.: Higher school, 1991. - 496 p.).

Однако этот способ не позволяет выявлять междуфазные замыкания за трансформатором через переходные сопротивления и замыкания между отдельными проводниками одной фазы.However, this method does not allow to detect interphase faults behind the transformer through transition resistance and faults between the individual conductors of the same phase.

Известен способ защиты печного трансформатора с фазами, выполненными со стороны низшего напряжения в виде группы отдельных проводников, при котором измеряют ток в каждой фазе со стороны высшего напряжения трансформатора и напряжения между фазами, вычисляют скорость нарастания тока и понижения напряжения, и если их величины или соотношения между ними превосходят заданные пределы, отключают выключатель трансформатора (Метелица Я.В., Павликов С.А., Чечушков Г.А. Релейная защита питающего трансформатора и сети низкого напряжения электропечной установки. // Промышленная энергетика, 1984, №7, с.12-13).There is a method of protecting a furnace transformer with phases made on the low voltage side in the form of a group of separate conductors, in which the current in each phase is measured on the side of the transformer higher voltage and voltage between the phases, the rate of current rise and voltage decrease is calculated, and if their magnitude or ratio between them exceed the specified limits, turn off the transformer switch (Metelitsa Y.V., Pavlikov S.A., Chechushkov G.A. Relay protection of the supply transformer and low voltage electric furnace installation. // Industrial Energy, 1984, No. 7, p.12-13).

Этот способ обеспечивает выявление междуфазных замыканий через переходное сопротивление, но, как и предыдущий, не позволяет выявлять замыкания между отдельными проводниками одной фазы, а также ослабление их крепления.This method provides the detection of interfacial faults through the transition resistance, but, like the previous one, does not allow to detect faults between the individual conductors of one phase, as well as the weakening of their fastening.

Технический результат изобретения - выявление ослабления крепления отдельных проводников и замыканий между ними.The technical result of the invention is the detection of the weakening of the mounting of individual conductors and short circuits between them.

Технический результат достигается тем, что в способе защиты печного трансформатора с фазами, выполненными со стороны низшего напряжения в виде группы отдельных проводников, при котором измеряют ток в каждой фазе со стороны высшего напряжения трансформатора и напряжения между фазами, вычисляют скорости нарастания тока и понижения напряжения, и если их величины или соотношения между ними превосходят заданные пределы, отключают выключатель трансформатора, дополнительно измеряют суммы магнитных потоков, созданных токами заданного числа проводников фазы, определяют разности между этими суммами, и если хотя бы одна из разностей превосходит первую эталонную величину, подают сигнал о повреждении, а если она превосходит вторую эталонную величину, то отключают выключатель трансформатора.The technical result is achieved by the fact that in the method of protecting a furnace transformer with phases performed on the low voltage side as a group of separate conductors, in which the current in each phase is measured on the side of the transformer higher voltage and voltage between the phases, the current rise and undervoltage rates are calculated, and if their values or the ratios between them exceed the specified limits, turn off the transformer switch, additionally measure the sum of the magnetic flux created by the currents of a given number phase conductors, determine the differences between these sums, and if at least one of the differences exceeds the first reference value, a signal is sent about the damage, and if it exceeds the second reference value, the transformer switch is turned off.

Способ может быть реализован с помощью устройства, показанного на фиг.1 и фиг.2, где 1 - печной трансформатор, 2 - выключатель трансформатора, 3 - ванна для плавки, 4, 5, 6 - фазы со стороны низшего напряжения трансформатора, 7 - блок токовых органов защиты, 8 - блок органов напряжения защиты, 9 - логическая часть защиты, 10 - первое выходное промежуточное реле, контакты которого включены в цепь отключения выключателя трансформатора, 11, 12, 13, 14 - датчики (в качестве которых служат изолированные провода, намотанные на замкнутый немагнитный сердечник, охватывающий группу проводников), 15 - проводники первой группы, 16 - второй, 17 - третьей, 18 - четвертой; 19-26 - разделительные трансформаторы, 27-34 - токовые реле, 35, 36, 37, 38 (39, 40, 41, 42) - контакты соответственно реле 27, 28, 29, 30 (31, 32, 33, 34), а 43 - второе выходное промежуточное реле (реле сигнализации), 44 - третье выходное промежуточное реле, действующее на отключение выключателя 2 трансформатора, 45 - резисторы.The method can be implemented using the device shown in figure 1 and figure 2, where 1 is a furnace transformer, 2 is a transformer switch, 3 is a bath for melting, 4, 5, 6 are phases from the low voltage side of the transformer, 7 - block of current protection organs, 8 - block of voltage protection organs, 9 - logical part of protection, 10 - first output intermediate relay, the contacts of which are included in the circuit breaker circuit breaker, 11, 12, 13, 14 - sensors (which are isolated wires wound around a closed non-magnetic core, covering yuschy conductors group), 15 - the first group of conductors 16 - second, 17 - the third, 18 - fourth; 19-26 - isolation transformers, 27-34 - current relays, 35, 36, 37, 38 (39, 40, 41, 42) - respectively contacts of relays 27, 28, 29, 30 (31, 32, 33, 34) , and 43 - the second output intermediate relay (alarm relay), 44 - the third output intermediate relay, acting to trip the switch 2 of the transformer, 45 - resistors.

Устройство работает следующим образом. При двухфазном или трехфазном коротком замыкании между фазами со стороны высшего напряжения трансформатора срабатывают токовые реле (на фиг.1 не показаны) блока 7 и через логическую часть 9 подают сигнал на выходное реле 10, которое подключает катушку отключения выключателя 2 к источнику оперативного тока, и выключатель отключается.The device operates as follows. With a two-phase or three-phase short circuit between the phases on the higher voltage side of the transformer, current relays (not shown in Fig. 1) of unit 7 are activated and, through the logic part 9, a signal is sent to the output relay 10, which connects the trip coil of the switch 2 to the operating current source, and the circuit breaker trips.

При коротких замыканиях между фазами со стороны низшего напряжения трансформатора, если ток достаточен для срабатывания реле тока в блоке 7, то устройство работает как и в предыдущем случае. Если ток мал, то в блоках 2 и 7 определяются производные тока и напряжения, соотношения между которыми сравниваются в блоке 9, и если они превосходят заданные пределы, блок 9 запускает реле 10. Выключатель отключается.In the event of short circuits between the phases on the low voltage side of the transformer, if the current is sufficient to trip the current relay in block 7, then the device operates as in the previous case. If the current is small, then in blocks 2 and 7, the derivatives of current and voltage are determined, the ratios between which are compared in block 9, and if they exceed the specified limits, block 9 starts the relay 10. The switch opens.

В рабочем режиме величины токов в фазах, производные тока и напряжения и соотношения между ними не превосходят заданные пределы, и на выходе блока 9 сигналов нет. Реле 27-34 также не приходят в действие, так как в них протекает лишь ток i_нб небаланса, а токи i_ср1 и i_ср2 срабатывания реле 27-30 и реле 31-34 выбираются так: i_ср1=1,3i_нб, а i_ср2=2i_нб, причем ток i_нб сводится при помощи резисторов 45 почти к нулю (поэтому защита обладает весьма высокой чувствительностью). Ток i_нб возникает в связи с тем, что ЭДС напряжения, полученные с датчиков 11 (13) и 12 (14), отличаются друг от друга, даже если они измеряют сумму магнитных потоков, созданных одним и тем же количеством элементарных проводников (напряжения пропорциональны этим суммам), ток I_П в каждом из которых I_П=I_Ф/n, где I_Ф и n - ток и число проводников в фазе. Это отличие вызвано тем, что в каждой группе проводников, охваченных сердечником с намотанными на них витками, проводники могут быть расположены по-разному.In the operating mode, the magnitude of the currents in phases, the derivatives of current and voltage and the relationship between them do not exceed the specified limits, and there are no signals at the output of block 9. Relay 27-34 is also not come into force, since they carry only the current i _nb unbalance, and current i _CP1 and _CP2 i relay tripping relays 27-30 and 31-34 are selected: i _CP1 = 1,3i _nb and i _sr2 = 2i _nb , and the current i _nb is reduced by resistors 45 to almost zero (therefore, the protection has a very high sensitivity). The current i _nb arises due to the fact that the voltage emf received from the sensors 11 (13) and 12 (14) differ from each other, even if they measure the sum of magnetic fluxes generated by the same number of elementary conductors (voltages are proportional these sums), the current I _P in each of which is I _P = I _F / n, where I _F and n are the current and the number of conductors in the phase. This difference is due to the fact that in each group of conductors covered by a core with coils wound around them, the conductors can be located in different ways.

При замыкании между двумя проводниками в фазе или при ослаблении крепления какого-то проводника (когда меняется сопротивление в месте контакта) ток в них меняется. Изменяется и ЭДС на выходе датчика, измеряющего сумму магнитных потоков группы проводников, в которую входят повредившиеся проводники. В результате, если, например, произошло замыкание между двумя проводниками 15, в реле 27, 31 и в реле 30, 34 будет протекать ток, значительно превосходящий ток i_ср1 и i_ср2. Реле сработают и замкнут контакты 35, 39 и 38, 42. Сработают реле 43 и 44. Отключится выключатель 2 и будет сигнал о повреждении. Если замыкание проводников отсутствует, но ослабло крепление одного из них (15), ЭДС на выходе разделительных трансформаторов 25 и 26 изменяются, а на выходах других разделительных трансформаторов остаются прежними. Если это изменение незначительно, то сработают только реле 27 и 30, у которых i_ср1=1,3i_нб. Замкнутся контакты 35 и 38 и реле 43 подаст сигнал о неисправности. Если изменение ЭДС значительно, то выключатель отключится, так как сработают еще и реле 31, 34.When a circuit between two conductors is in phase or when the fastening of some conductor is loosened (when the resistance at the point of contact changes), the current in them changes. The EMF at the output of the sensor, which measures the sum of the magnetic fluxes of the group of conductors, which includes damaged conductors, also changes. As a result, if, for example, a short circuit occurs between two conductors 15, a current will flow in the relay 27, 31 and in the relay 30, 34, significantly exceeding the current i _cf1 and i _cf2 . The relay will trip and contacts 35, 39 and 38, 42 will be closed. Relays 43 and 44 will trip. Switch 2 will open and there will be a signal of damage. If the conductors are not shorted, but one of them is loosened (15), the EMF at the output of the isolation transformers 25 and 26 are changed, and at the outputs of the other isolation transformers remain the same. If this change is insignificant, it will work only relays 27 and 30, in which the i _CP1 = 1,3i _nb. Contacts 35 and 38 will be closed and relay 43 will signal a malfunction. If the change in the EMF is significant, then the switch will open, since the relays 31, 34 will also work.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа заключается в уменьшении времени простоя печного трансформатора и затрат на ремонт за счет отключения трансформатора на ранней стадии его повреждения.The economic effect of the introduction of the proposed method is to reduce the downtime of the furnace transformer and repair costs due to disconnecting the transformer at an early stage of damage.

Claims (1)

Способ защиты печного трансформатора с фазами, выполненными со стороны низшего напряжения в виде группы отдельных проводников, при котором измеряют ток в каждой фазе со стороны высшего напряжения трансформатора и напряжения между фазами, вычисляют скорости нарастания тока и понижения напряжения и, если их величины или соотношения между ними превосходят заданные пределы, отключают выключатель трансформатора, отличающийся тем, что дополнительно измеряют суммы магнитных потоков, созданных токами заданного числа проводников фазы, определяют разности между этими суммами и, если хотя бы одна из разностей превосходит первую эталонную величину, подают сигнал о повреждении, а если она превосходит вторую эталонную величину, то отключают выключатель трансформатора. A method for protecting a furnace transformer with phases performed on the low voltage side as a group of separate conductors, in which the current in each phase is measured on the side of the transformer higher voltage and voltage between the phases, the rates of current rise and voltage decrease are calculated and, if their magnitude or the ratio between they exceed the specified limits, turn off the transformer switch, characterized in that they additionally measure the sum of the magnetic flux created by the currents of a given number of phase conductors, the differences between these sums and, if at least one of the differences exceeds the first reference value, give a signal of damage, and if it exceeds the second reference value, then turn off the transformer switch.

Images