RU2714532C1 - Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе - Google Patents

Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе Download PDF

Info

Publication number
RU2714532C1
RU2714532C1 RU2019114855A RU2019114855A RU2714532C1 RU 2714532 C1 RU2714532 C1 RU 2714532C1 RU 2019114855 A RU2019114855 A RU 2019114855A RU 2019114855 A RU2019114855 A RU 2019114855A RU 2714532 C1 RU2714532 C1 RU 2714532C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
windings
measuring
measuring windings
winding
phase transformer
Prior art date
Application number
RU2019114855A
Other languages
English (en)
Inventor
Рамиль Гамилович Мустафин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ")
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 "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ")
Priority to RU2019114855A priority Critical patent/RU2714532C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2714532C1 publication Critical patent/RU2714532C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и может быть использовано для обнаружения межвитковых замыканий в обмотках трехфазных трансформаторов. Сущность: одну обмотку трехфазного трансформатора используют в качестве питающей обмотки, к которой подключают источник переменного напряжения с известными характеристиками. Две другие обмотки, имеющие одно номинальное значение напряжения, используют в качестве измерительных обмоток для обнаружения в данных обмотках наличия витковых замыканий. Измерительные обмотки трехфазного трансформатора соединяют таким образом, что магнитные потоки в сердечниках измерительных обмоток, создаваемые током в питающей обмотке, направлены в одном направлении. Начала измерительных обмоток соединяют вместе. Два конца двух измерительных обмоток соединяют соответственно с двумя входами датчика переменного напряжения либо тока. При этом выход датчика переменного тока соединяют с точкой соединения двух измерительных обмоток. По показаниям датчика по сравнению с известными значениями напряжения источника переменного напряжения судят о наличии или отсутствии витковых замыканий в измерительных обмотках. 2 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и может быть использовано для обнаружения межвитковых замыканий в обмотках трехфазных трансформаторов.
Дифференциальные способы основаны на суммировании двух или более величин, когда в результате суммирования в нормальном, не поврежденном режиме, сумма величин равна нулю. При появлении повреждения, в сумме возникает отличное от нуля значение, которое связано с тяжестью повреждения.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является поперечная дифференциальная защита, которая применяется для релейной защиты параллельных линий, имеющих одинаковое сопротивление, и основывается на сравнении значений и фаз токов, протекающих по линиям. При нормальном режиме токи равны, а в случае короткого замыкании на одной из линий равенство нарушается [Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем: Учеб. Пособие для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 341 с]. При равенстве токов, если вычесть ток одной линии от тока другой линии, в результате получим нулевое значение. В случае короткого замыкании на одной из линий равенство токов двух линий нарушается, и результат вычитания тока одной линии из тока другой линии будет не нулевым, и будет равен току короткого замыкания на одной из параллельных линий.
Недостатком прототипа является то, что, хотя в трехфазном трансформаторе имеются три фазных обмотки, имеющих одинаковые характеристики, принцип работы трансформатора отличается принципа работы линий электропередачи, и напрямую принцип поперечной дифференциальной защиты не применим к трансформаторам.
Задачей изобретения является создание нового метода обнаружения витковых замыканий в фазах трехфазных трансформаторов.
Техническим результатом является применение дифференциального способа к обнаружению витковых замыканий в трехфазном трансформаторе.
Технический результат достигается тем, что в дифференциальном способе обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе, согласно настоящему изобретению, одну обмотку трехфазного трансформатора используют в качестве питающей обмотки, к которой подключают источник переменного напряжения с известными характеристиками, две другие обмотки, имеющие одно номинальное значение напряжения, используют в качестве измерительных обмоток, и используют для обнаружения в данных обмотках наличия витковых замыканий, измерительные обмотки трехфазного трансформатора соединяют таким образом, что магнитные потоки в сердечниках измерительных обмоток, создаваемые током в питающей обмотке, направлены в одном направлении, при этом начала измерительных обмоток соединяют вместе, два конца двух измерительных обмоток соединяют соответственно с двумя входами датчика переменного напряжения либо тока, при этом выход датчика переменного тока соединяют с точкой соединения двух измерительных обмоток, и по показаниям датчика, по сравнению с известными значениями напряжения источника переменного напряжения, судят о наличии или отсутствии витковых замыканий в измерительных обмотках.
На фиг. 1, 2 представлена схема соединений обмоток трехфазного трансформатора, которая иллюстрирует предлагаемый дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе. При этом на фиг. 1 представлена схема, в которой измеряют разность напряжений, на фиг. 2 представлена схема, в которой измеряют разность токов. Цифрами на фиг. 1, 2 обозначены:
1 - измеряемый трехфазный трансформатор, имеющий три фазные обмотки 2, 3, 4 на высокой стороне, три фазные обмотки 5, 6, 7на низкой стороне;
3 -фазная обмотка, выбранная в качестве питающей обмотки;
5, 7- фазные обмотки, выбранные в качестве измерительных обмоток;
8 - источник переменного напряжения с известными характеристиками;
9 - датчик переменного напряжения;
10, 11 - два конца двух измерительных обмоток 5, 7;
12,13 - два начала двух измерительных обмоток 5, 7; 14 -точка соединения двух измерительных обмоток 5, 7;
15 - датчик, переменного тока.
Для работы предлагаемого дифференциального способа обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе одна из обмоток трехфазного трансформатора выбирается в качестве питающей. При этом для двух обмоточного трехфазного трансформатора имеется шесть вариантов выбора питающей обмотки (фиг. 1): 2, 3, 4, 5, 6, 7. Для трех обмоточного трехфазного трансформатора вариантов выбора питающей обмотки будет девять, и предлагаемый дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе применим и к трех обмоточным трансформаторам. На фиг. 1, 2 в качестве питающей обмотки выбрана обмотка 3. Две другие обмотки, выбранные с одной (высокой или низкой) стороны трехфазного трансформатора, и имеющие одно номинальное значение напряжения, могут быть выбраны в качестве измерительных обмоток, поскольку будут иметь идентичные характеристики, и подходят для применения дифференциального метода. На фиг. 1 в качестве измерительных обмоток выбраны обмотки 5и 7.
Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе заключается в следующем.
- На питающую обмотку 3 измеряемого трехфазного трансформатора 1 от источника переменного напряжения 8 подается синусоидальный ток или напряжение, промышленной частоты. Таким образом во всех трех фазных сердечниках измеряемого трехфазного трансформатора 1 создается переменный магнитный поток.
- Данный магнитный поток создает электродвижущую силу (ЭДС) в витках всех остальных обмоток измеряемого трехфазного трансформатора 1.
- При отсутствии витковых замыканий в измерительных обмотках 5, 7, которые имеют одно номинальное значение напряжения, благодаря идентичности характеристик измерительных обмоток 5, 7,будут создаваться одинаковые ЭДС.
- При встречном соединении измерительных обмоток 5, 7, таким образом, что магнитные потоки в сердечниках измерительных обмоток, создаваемые током в питающей обмотке, направлены в одном направлении, начала измерительных обмоток 12, 13 соединяются вместе, разность потенциалов между двумя концами 10, 11 измерительных обмоток будет нулевой.
- Для измерения разности потенциалов между концами 10, 11 измерительных обмоток 5, 7 к ним присоединяется датчик переменного напряжения 9, который в отсутствии витковых замыканий в измерительных обмотках 5, 7 покажет нулевые значения.
- Таким образом, при отсутствии витковых замыканий в измерительных обмотках 5, 7, показания датчика переменного напряжения 9 будут нулевыми.
- При наличии виткового замыкания в измерительной обмотке 5, ЭДС измерительной обмотки 5 будет меньше ЭДС измерительной обмотки 7, поскольку часть витков в измерительной обмотке 5 будет замкнута витковым замыканием, и оставшаяся часть витков в измерительной обмотке 5 будет меньше, чем количество витков в измерительной обмотке 7. Соответственно датчик переменного напряжения 9 покажет величину напряжения, которая приходится на витковые замыкания в измерительной обмотке 5. По величине измеренного напряжения, относительно величины напряжения, подаваемого источником напряжения 8, можно оценить количество витков в витковом замыкании, относительно общего количества витков в измерительной обмотке 5. По фазе переменного напряжения, измеренного датчиком переменного напряжения 9, относительно фазы переменного напряжения источника переменного напряжения 8 определяют, в какой из двух измерительных обмоток 5 или 7 имеются витковые замыкания.
- При использовании вместо датчика переменного напряжения датчика переменного тока 15 для измерения разности токов измерительных обмоток 5, 7, два входа датчика переменного тока 15 соединяется с концами 10, 11 измерительных обмоток 5, 7, выход датчика переменного тока 15 соединяется с точкой 14 соединения двух начал 12, 13 измерительных обмоток 5, 7. При этом обе измерительные обмотки 5, 7 оказываются замкнуты на датчик переменного тока 15, который измеряет разность токов, протекающих по измерительным обмоткам 5, 7. При этом датчик переменного тока 15 в отсутствии витковых замыканий в измерительных обмотках 5, 7 покажет нулевые значения, поскольку обмотки 5, 7 имеют идентичные характеристики.
- При наличии виткового замыкания в измерительной обмотке 5, ток измерительной обмотки 5 будет распределяться между витковым замыканием в измерительной обмотке 5, и оставшимися витками измерительной обмотки 5. Таким образом ток, который создают оставшиеся витки измерительной обмотки 5 в датчике переменного тока 15, будет меньше тока, который создает измерительная обмотка 7. Соответственно датчик переменного тока 15 покажет величину тока, которая приходится на витковые замыкания в измерительной обмотке 4. По фазе переменного тока, измеренного датчиком переменного тока 15, относительно фазы переменного напряжения источника переменного напряжения 8 определяют, в какой из двух измерительных обмоток 5 или 7 имеются витковые замыкания.
Таким образом, ненулевые показания датчика переменного напряжения 9 или датчика переменного тока 15 сигнализируют о наличии витковых замыканий в трансформаторе. По величине измеренного тока или напряжения судят о свойствах виткового замыкания, о тяжести повреждения трансформатора.
Измерительные обмотки 5, 7 уже непосредственно после изготовления трансформатора могут иметь неидентичные свойства. Поэтому для повышения чувствительности предлагаемого дифференциального способа обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе, необходимо уже на новом трансформаторе провести измерения данным способом, и записать в паспорт нового трансформатора токи и напряжения небаланса, которые возникают из неидентичных свойств фазных обмоток трансформатора. В дальнейшем, при плановой проверке трансформатора предлагаемым способом, при измерениях необходимо учитывать паспортные значения токов и напряжений небаланса.
Таким образом, предлагаемый дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе позволяет обнаружить витковые замыкания в обмотках трехфазного трансформатора, оценить тяжесть повреждения трансформатора.

Claims (1)

  1. Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе, заключающийся в том, что одну обмотку трехфазного трансформатора используют в качестве питающей обмотки, к которой подключают источник переменного напряжения с известными характеристиками, две другие обмотки, имеющие одно номинальное значение напряжения, используют в качестве измерительных обмоток, и используют для обнаружения в данных обмотках наличия витковых замыканий, измерительные обмотки трехфазного трансформатора соединяют таким образом, что магнитные потоки в сердечниках измерительных обмоток, создаваемые током в питающей обмотке, направлены в одном направлении, при этом начала измерительных обмоток соединяют вместе, два конца двух измерительных обмоток соединяют соответственно с двумя входами датчика переменного напряжения либо тока, при этом выход датчика переменного тока соединяют с точкой соединения двух измерительных обмоток, и по показаниям датчика по сравнению с известными значениями напряжения источника переменного напряжения судят о наличии или отсутствии витковых замыканий в измерительных обмотках.
RU2019114855A 2019-05-14 2019-05-14 Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе RU2714532C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019114855A RU2714532C1 (ru) 2019-05-14 2019-05-14 Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019114855A RU2714532C1 (ru) 2019-05-14 2019-05-14 Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2714532C1 true RU2714532C1 (ru) 2020-02-18

Family

ID=69625857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019114855A RU2714532C1 (ru) 2019-05-14 2019-05-14 Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2714532C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5276402A (en) * 1992-02-28 1994-01-04 Hipotronics, Inc. Three-phase transformer testing method and system
RU2336535C1 (ru) * 2007-03-15 2008-10-20 ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Способ диагностики индуктивных обмоток
RU2388004C1 (ru) * 2009-03-10 2010-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Способ диагностики индуктивных обмоток
CN104076227A (zh) * 2014-07-15 2014-10-01 国家电网公司 三相三绕组变压器故障区域诊断方法
RU2645811C1 (ru) * 2016-12-06 2018-02-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Способ выявления витковых замыканий в обмотках трехфазных трансформаторов

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5276402A (en) * 1992-02-28 1994-01-04 Hipotronics, Inc. Three-phase transformer testing method and system
RU2336535C1 (ru) * 2007-03-15 2008-10-20 ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Способ диагностики индуктивных обмоток
RU2388004C1 (ru) * 2009-03-10 2010-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Способ диагностики индуктивных обмоток
CN104076227A (zh) * 2014-07-15 2014-10-01 国家电网公司 三相三绕组变压器故障区域诊断方法
RU2645811C1 (ru) * 2016-12-06 2018-02-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Способ выявления витковых замыканий в обмотках трехфазных трансформаторов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102395891B (zh) 用于监测it网隔离的方法和设备
Tallam et al. A survey of methods for detection of stator-related faults in induction machines
Oliveira et al. Comparing power transformer turn-to-turn faults protection methods: negative sequence component versus space-vector algorithms
JP5646237B2 (ja) 変圧器の残留磁束推定方法及び残留磁束推定装置
Sottile et al. Condition monitoring of stator windings in induction motors. II. Experimental investigation of voltage mismatch detectors
Oliveira et al. Extended Park's vector approach-based differential protection of three-phase power transformers
Mostafaei et al. Turn‐to‐turn fault monitoring methods in electrical power transformers—State of the art
Athikessavan et al. Inter-turn fault detection of dry-type transformers using core-leakage fluxes
US20120229144A1 (en) Electric rotating machine
Cabanas et al. Insulation fault diagnosis in high voltage power transformers by means of leakage flux analysis
RU2645811C1 (ru) Способ выявления витковых замыканий в обмотках трехфазных трансформаторов
Bhide et al. Detection of inter-turn fault in transformers at incipient level
Khan et al. New algorithm for the protection of delta‐hexagonal phase shifting transformer
RU2714532C1 (ru) Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе
Wiszniewski et al. New algorithms for power transformer inter-turn fault protection
Hunt Impact of CT errors on protective relays-Case studies and analysis
Khan et al. Protection of standard-delta phase shifting transformer using terminal currents and voltages
Stojčić et al. Increasing sensitivity of stator winding short circuit fault indicator in inverter fed induction machines
JPH11304870A (ja) 計器用変流器の三次巻線極性確認方法およびそれを用いた地絡保護継電装置の試験方法
KR101330804B1 (ko) 전동기의 고장 검출 장치 및 그 방법
JP5221238B2 (ja) 無効電力補償装置の地絡検出装置
Redondo et al. Turn-to-turn fault protection technique for synchronous machines without additional voltage transformers
Iamamura et al. Study of interturn short circuit in rotor windings of a synchronous generator using FEM
JP5272678B2 (ja) 過励磁検出装置
Gopalakrishna et al. Design margin for short circuit withstand capability in large power transformers