RU2638299C2 - Устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от повреждений - Google Patents
Устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от повреждений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638299C2 RU2638299C2 RU2016108572A RU2016108572A RU2638299C2 RU 2638299 C2 RU2638299 C2 RU 2638299C2 RU 2016108572 A RU2016108572 A RU 2016108572A RU 2016108572 A RU2016108572 A RU 2016108572A RU 2638299 C2 RU2638299 C2 RU 2638299C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- windings
- turn
- damage
- signal
- Prior art date
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
- H02H7/04—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 transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Protection Of Transformers (AREA)
- Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение функциональных возможностей защиты за счет возможности предотвращения возникновения виткового замыкания из-за разрушения изоляции под воздействием вибрации в месте соприкосновения сместившихся витков. Устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от повреждений содержит измерительный преобразователь в виде катушки индуктивности, которую размещают на равном расстоянии от каждого из стержней сердечника трансформатора, так чтобы ее продольная ось была параллельна стержням этого сердечника, и реагирующий орган. Дополнительно введен блок индикации повреждения, а реагирующий орган имеет два пороговых элемента, первый из которых при витковом замыкании формирует сигнал на отключение, а второй пороговый элемент с задержкой сигнала по времени формирует сигнал о смещении обмоток. Одновременно с этим сигналы с пороговых элементов подаются на блок индикации, который информирует персонал о характере повреждения обмоток трансформатора. Использование устройства позволяет сократить ущерб за счет своевременного отключения трансформатора от сети при возникновении витковых замыканий и смещений витков обмоток, которые приводят к возникновению витковых замыканий. 4 ил.
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для релейной защиты однофазного трансформатора от витковых замыканий и смещения обмоток.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от повреждений, содержащее измерительный преобразователь в виде катушки индуктивности, которую размещают на равном расстоянии от каждого из стержней сердечника трансформатора, так чтобы ее продольная ось была параллельна стержням этого сердечника, и реагирующий орган [Патент РФ №2549354, опубл. 27.04.2015].
Однако реагирующий орган этого устройства имеет только один пороговый элемент с фиксированным порогом срабатывания. Что не позволяет выявить смещений обмоток трансформатора, которые возникают под воздействием электромагнитных сил на обмотки при токах короткого замыкания за трансформатором. В результате дальнейшая эксплуатация трансформатора достаточно быстро приводит к витковому замыканию из-за разрушения изоляции под воздействием вибрации в месте соприкосновения сместившихся витков.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей защиты за счет возможности предотвращения возникновения виткового замыкания из-за разрушения изоляции под воздействием вибрации в месте соприкосновения сместившихся витков.
Поставленная задача решается за счет того, что дополнительно введен блок индикации повреждения, а реагирующий орган имеет два пороговых элемента, первый из которых при витковом замыкании формирует сигнал на отключение, а второй пороговый элемент с задержкой сигнала по времени формирует сигнал о смещении обмоток, при этом сигналы с пороговых элементов подаются на блок индикации, который информирует персонал о характере повреждения обмоток трансформатора.
Работа устройства защиты однофазного трансформатора от повреждения обмоток основана на измерении величины разности магнитных потоков рассеяния от двух абсолютно одинаковых обмоток однофазного трансформатора, расположенных на левом и правом стержнях сердечника трансформатора. Для этого измерительный преобразователь в виде катушки индуктивности помещают между ними на равном расстоянии. В результате в любом нормальном режиме работы трансформатора индуцированная в нем магнитными полями рассеяния этих обмоток электродвижущая сила будет равна нулю. Если в результате короткого замыкания за трансформатором одной из обмоток возникнет смещение витков, то в измерительном преобразователе появится электродвижущая сила, которая зависит от числа и величины смещения замкнувшихся витков. В связи с тем, что после смещения витков обмоток витковое замыкание из-за трения в месте их соприкосновения возникает не сразу, а в течение некоторого времени появляется возможность уменьшить порог срабатывания реагирующего элемента, а от броска тока намагничивания или короткого замыкания за трансформатором отстроится с помощью задержки сигнала о повреждении трансформатора.
Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается числом и исполнением функциональных элементов. Эти функциональные элементы известны. Однако такое их число и исполнение проявляет в заявляемом техническом решении новые свойства, что приводит к расширению функциональных возможностей защиты за счет возможности предотвращения возникновения виткового замыкания из-за разрушения изоляции в месте соприкосновения сместившихся при эксплуатации трансформаторов.
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства защиты однофазного трансформатора от повреждения обмоток, а на фиг. 2 показано взаимное размещение элементов конструкции трансформатора и измерительного преобразователя, а также пример смещения высоковольтной обмотки после короткого замыкания за трансформатором и расположения замкнувшихся витков. На фиг. 3 и фиг. 4 приведены схема соединения измерительного преобразователя и пороговых элементов, а также контактная реализация реагирующего органа и блока индикации.
Измерительный преобразователь 1 в виде катушки индуктивности расположен на равном расстоянии от одинаковых обмоток 2 и 3, расположенных на разных стержнях сердечника трансформатора 4. Таким образом, если трансформатор не поврежден, то по одинаковому числу витков в обмотках 2 и 3 будут протекать одинаковые токи, а индуктированная в измерительном преобразователе 1 электродвижущая сила Еип будет равна нулю. Но из-за неточного изготовления обмоток 2 и 3, а также неточной установки измерительного преобразователя Еип будет равна электродвижущей силе небаланса Еип,нб, которая в произвольном режиме пропорциональна токам в обмотках 2 и 3. Следует добавить, что замкнувшиеся 5 и смещенные витки 6 в обмотке 2 поврежденного трансформатора на фиг. 2 закрашены черным и серым цветами соответственно.
Обмотка индукционного преобразователя 1 присоединена к входам первого 7 и второго 8 пороговых элементов, которые могут выполняться в виде реле с обмотками 9 и 10, а также контактами 11 и 12. Порог срабатывания этих реле устанавливается с помощью резисторов 13 и 14. Порог срабатывания первого порогового элемента выбирается таким, чтобы его реле не срабатывало от электродвижущей силы Еип,пэ1, возникающей при бросках тока намагничивания во время включения трансформатора в сеть и сверхтоков при трехфазном замыкании за трансформатором. Порог срабатывания второго порогового элемента должен быть таким, чтобы его реле не срабатывало от электродвижущей силы Еип,пэ2 возникающей в любых эксплуатационных режимах, за исключением режима включения трансформатора в сеть и при трехфазном замыкании за трансформатором. Время задержки сигнала tпер в блоке 22 должно превышать время переходного процесса, возникающего при включении трансформатора в сеть и при трехфазном замыкании за трансформатором.
Формирование сигнала с первого 7 порогового элемента о наличии замкнувшихся 5 витков в обмотке 2 осуществляется с помощью промежуточного реле с обмоткой 15 и контактами 16, 17. С помощью контакта 16 промежуточное реле удерживается в сработанном состоянии, а с помощью контакта 17 подается сигнал на светодиод 18 блока индикации 19. Возврат промежуточного реле в исходное положение осуществляется с помощью кнопки 20. Ток в светодиоде 18 ограничивается резистором 21.
Формирование сигнала со второго 8 порогового элемента о наличии смещенных витков 6 в обмотке 2 осуществляется с помощью блока 22 задержки сигнала, выполненного в виде реле времени с обмоткой 23 и контактом 24, а также промежуточного реле с обмоткой 25 и контактом 26. Это промежуточное реле удерживается в сработанном состоянии контактом 26, а с помощью контакта 27 подает сигнал на светодиод 28 блока индикации 19. Возврат этого промежуточного реле в исходное положение осуществляется с помощью кнопки 29. Ток в светодиоде 28 ограничивается резистором 30.
В произвольном эксплуатационном режиме работы неповрежденного однофазного трансформатора электродвижущая сила измерительного преобразователя 1 меньше электродвижущей силы Еип,пэ1. Поэтому первый пороговый элемент 7 не срабатывает. Контакты 11 реле с обмоткой 9 остаются разомкнутыми и формирования сигнала о наличии замкнувшихся витков 5 не происходит.
Реле с обмоткой 10 второго порогового элемента 8 в этих режимах срабатывает только при бросках тока намагничивания или сверхтоках при трехфазном замыкании за трансформатором. При этом его контакты 12 запускают реле времени с обмоткой 23 и его контакты 24 замкнутся только через время tпер. Так как время переходного процесса меньше tпер, то контакты 24 реле с обмоткой 23 остаются разомкнутыми и формирование сигнала о наличии смещения витков 6 его происходит.
При возникновении замкнувшихся витков электродвижущая сила на выходе измерительного преобразователя резко возрастает и если ее величина превысит порог срабатывания Еип,пэ1, то реле с обмоткой 9 сработает, его контакты 11 замкнутся. Это вызывает срабатывание промежуточного реле с обмоткой 15 и замыкание контактов 16 и 17. При этом контакты 16 удерживают реле в сработанном состоянии даже после размыкания контактов 11 при отключении трансформатора от сети, а контакт 17 формирует сигнал на отключение трансформатора и в блок индикации 19. Светодиод 18 начинает светиться, сигнализируя о повреждении «витковое замыкание».
При смещении витков, например, в обмотке 2 электродвижущая сила на выходе измерительного преобразователя также возрастает, и если ее величина превысит порог срабатывания Еип,пэ2, то реле с обмоткой 10 сработает, его контакты 12 замкнутся и вызовут срабатывание реле времени с обмоткой 23. Однако его контакты 24 замкнутся только через время tпер. Что дает возможность отстроить устройство защиты от срабатывания в режиме включения трансформатора в сеть. Замыкание контактов 24 вызывает срабатывание промежуточного реле с обмоткой 25 и замыкание контактов 26 и 27. При этом контакты 26 удерживает реле в сработанном состоянии даже после размыкания контактов 24 при отключении трансформатора от сети, а контакт 27 включает, например, звуковой сигнал и сигнал для блока индикации 19. Светодиод 28 начинает светиться, сигнализируя о повреждении «смещение витков».
Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения заключается в сокращении ущерба за счет своевременного отключения трансформатора от сети при возникновении витковых замыканий и смещений витков обмоток, которые приводят к возникновению витковых замыканий.
Claims (1)
- Устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от повреждений, содержащее измерительный преобразователь в виде катушки индуктивности, которую размещают на равном расстоянии от каждого из стержней сердечника трансформатора, так чтобы ее продольная ось была параллельна стержням этого сердечника, и реагирующий орган, отличающееся тем, что дополнительно введен блок индикации повреждения, а реагирующий орган имеет два пороговых элемента, первый из которых при витковом замыкании формирует сигнал на отключение, а второй пороговый элемент с задержкой сигнала по времени формирует сигнал о смещении обмоток, одновременно с этим сигналы с пороговых элементов подаются на блок индикации, который информирует персонал о характере повреждения обмоток трансформатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016108572A RU2638299C2 (ru) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от повреждений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016108572A RU2638299C2 (ru) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от повреждений |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016108572A RU2016108572A (ru) | 2017-09-14 |
RU2638299C2 true RU2638299C2 (ru) | 2017-12-13 |
Family
ID=59893547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016108572A RU2638299C2 (ru) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от повреждений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2638299C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684607C1 (ru) * | 2018-06-06 | 2019-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Устройство защиты однофазного трансформатора от электрических повреждений в обмотках |
RU2704127C1 (ru) * | 2019-06-07 | 2019-10-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от электрических повреждений |
RU2720946C1 (ru) * | 2019-12-13 | 2020-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Устройство защиты от замыканий в обмотках однофазного трансформатора |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU866639A1 (ru) * | 1979-04-02 | 1981-09-23 | Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола | Устройство дл защиты от витковых замыканий в обмотках статических электрических машин и аппаратов |
EP0295234A1 (fr) * | 1987-06-10 | 1988-12-14 | Etienne Coignet | Procédé et dispositifs de protection et de contrôle d'installations électriques alimentées par transformateur et du transformateur lui-même |
RU2549354C2 (ru) * | 2013-05-24 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Устройство защиты однофазного трансформатора от замыканий в обмотках |
-
2016
- 2016-03-09 RU RU2016108572A patent/RU2638299C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU866639A1 (ru) * | 1979-04-02 | 1981-09-23 | Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола | Устройство дл защиты от витковых замыканий в обмотках статических электрических машин и аппаратов |
EP0295234A1 (fr) * | 1987-06-10 | 1988-12-14 | Etienne Coignet | Procédé et dispositifs de protection et de contrôle d'installations électriques alimentées par transformateur et du transformateur lui-même |
RU2549354C2 (ru) * | 2013-05-24 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Устройство защиты однофазного трансформатора от замыканий в обмотках |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684607C1 (ru) * | 2018-06-06 | 2019-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Устройство защиты однофазного трансформатора от электрических повреждений в обмотках |
RU2704127C1 (ru) * | 2019-06-07 | 2019-10-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от электрических повреждений |
RU2720946C1 (ru) * | 2019-12-13 | 2020-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Устройство защиты от замыканий в обмотках однофазного трансформатора |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016108572A (ru) | 2017-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2743460C1 (ru) | Способ и устройство для быстрого устранения ферромагнитного резонанса трансформатора напряжения | |
EP2550715A1 (en) | Method and apparatus for suppressing an inrush current of a trans former | |
EP2445074B1 (en) | A fault detecting device for electrical installations and equipment | |
RU2638299C2 (ru) | Устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от повреждений | |
CN103795022A (zh) | 故障电流检测电路 | |
Farzin et al. | Transformer turn-to-turn fault protection based on fault-related incremental currents | |
Basha et al. | Practical EHV reactor protection | |
CN104348134A (zh) | 漏电断路器 | |
Athikessavan et al. | Inter-turn fault detection of dry-type transformers using core-leakage fluxes | |
US9748760B2 (en) | Device for detecting a fault in an AC supply | |
JP2017200255A (ja) | 漏電継電器、漏電遮断器及びそれらの制御方法 | |
CN102082422A (zh) | 防止非故障相二次电流突变导致线路纵差保护误动的方法 | |
Czapp et al. | Low-frequency tripping characteristics of residual current devices | |
Czaja | Examination of the impact of design of a residual current protective device on the release frequency range | |
US7221548B2 (en) | Residual-current circuit breaker and a method for testing the reliability performance of a residual-current circuit breaker | |
US7420343B2 (en) | Current limiting DC motor starter circuit | |
JP2012043711A (ja) | 励磁突入電流抑制装置 | |
CN104348149B (zh) | 一种10kV电压互感器一次侧中性点接地控制*** | |
Kainth et al. | A new method for differential protection in power transformer | |
RU2704127C1 (ru) | Устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от электрических повреждений | |
Wang et al. | A sympathetic inrush detection method based on on-line magnet flux calculation | |
JP2013030301A (ja) | 励磁突入電流抑制装置 | |
JP3199940B2 (ja) | 変圧器保護リレー装置 | |
US10804020B2 (en) | Demagnetization device and method for demagnetizing a transformer core | |
RU2713204C1 (ru) | Способ защиты однофазного печного трансформатора с короткой сетью в виде группы шин от электрических повреждений |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210310 |