Устройство для испытания трансформатора токами короткого замыкания

 

Использование: относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для испытания трансформаторов на стойкость к токам короткого замыкания и измерения их индуктивного сопротивления в ходе опыта короткого замыкания. Сущность изобретения: устройство для испытания трансформатора (Т) токами короткого замыкания содержит трехфазный (ТФ) источник питания, ТФ защитный выключатель, ТФ испытательный Т, ТФ синхронный короткозамыкатель, ТФ испытуемый Т, три делителя напряжения, четыре токоизмерительных шунта, блок (Б) вычисления среднего значения напряжения, вычисления производной тока, Б деления, Б вычисления среднего значения индуктивности за период, Б вычисления отклонения, Б уставки, Б вычисления производной напряжения, Б вычисления второй производной тока, Б раскрытия неопределенности по правилу Лопиталя, Б управления. 3 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для испытания трансформаторов на стойкость к токам короткого замыкания и измерения их индуктивного сопротивления в ходе опыта короткого замыкания (КЗ).

Цель изобретения испытание трансформаторов на стойкость токам КЗ, повышение точности измерения индуктивного сопротивления КЗ.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для испытания трансформатора токами короткого замыкания; на фиг.2 изменение среднего значения индуктивности рассеяния высокочастотного заградителя ВЗ-2000-1,0 за 1-й, 2-й и 3-й периоды тока в случае его повреждения (кривая I реальный аварийный ток в заградителе, кривая II нормирующий ток, кривая III осциллограмма тока на заградителе, кривая IV график изменения среднего значения индуктивности заградителя за 1-й, 2-й и 3-й периоды; на фиг.2 кривые тока, напряжения и графики мгновенных значений L(t) автотрансформатора типа АОДЦТН-167000/500/220 во 2-м зачетном опыте в режиме СН1-(ВН-НН) в случае его повреждения.

Устройство содержит трехфазный источник 1 электропитания, трехфазный защитный выключатель 2, трехфазный испытательный трансформатор 3, трехфазный синхронный короткозамыкатель 4, первый 5, второй 6 и третий 7 емкостные делители напряжения, блок 8 управления, трехфазный трансформатор 9 напряжения, первый 10, второй 11, третий 12, четвертый 13 токоизмерительные малоиндуктивные шунты, блок 14 вычисления среднего значения напряжения, блок 15 вычисления производной тока, блок 16 вычисления производной напряжения, блок 17 вычисления второй производной тока, блок 18 раскрытия неопределенности по правилу Лопиталя-Бернулли, блок 19 деления, блок 20 вычисления среднего значения индуктивности за период, блок 21 уставки, блок 22 вычисления отклонения. На чертеже представлен также трехфазный испытуемый трансформатор 23.

Каждая фаза источника 1 через трехфазный защитный выключатель соединена с соответствующим первым выводом первичной обмотки испытательного трансформатора 3, вторые выводы первичных обмоток трансформатора 3 соединены с общим выводом и первыми выводами вторичных обмоток данного трансформатора 3, каждый из вторых выводов которых через синхронный короткозамыкатель 4 соединен с соответствующим первым выводом первичной обмотки испытуемого трансформатора 23. Первые выводы первого 10, второго 11 и третьего 12 токоизмерительных шунтов соединены с общим выводом. Вторые выводы этих шунтов соединены с общим выводом соответственно через соответствующую вторичную обмотку испытуемого трансформатора 23. Первый вывод четвертого токоизмерительного шунта 13 соединен с общим выводом, а второй вывод с вторыми выводами первичных обмоток трансформатора 23. Между соответствующим первым выводом первичной обмотки трансформатора 23 и общим выводом включены соответственно первый 5, второй 6 и третий 7 емкостные делители напряжения. Первый выход блока 14 вычисления среднего значения напряжения соединен с входом блока 8 управления через последовательно соединенные блоки 19, 20 и 22, а второй выход блока 14 соединен со вторым входом блока 20 вычисления среднего значения индуктивности за период через последовательно соединенные блок 16 вычисления производной напряжения и блок 18 раскрытия неопределенности по правилу Лопиталя-Бернулли. Первый, второй, третий и четвертый управляющие выходы блока 8 соединены соответственно с управляющими входами выключателя 2, короткозамыкателя 4, блока 14 и блока 15. Первый выход блока 15 соединен с вторым входом блока 19 деления, а второй выход блока 15 соединен с блоком 18 раскрытия неопределенности по правилу Лопиталя-Бернулли через последовательно соединенный блок 17 вычисления второй производной тока. Выход блока 21 уставки соединен с вторым входом блока 22. Выходы первого 10, второго 11, третьего 12, четвертого 13 токоизмерительных шунтов соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым входами блока 15. Выходы первого 5, второго 6. третьего 7 емкостных делителей напряжения соединены соответственно с первым, вторым, третьим входами блока 14. Первый, второй, третий зажимы питания блока 8 управления соединены соответственно с соответствующими входными выводами трехфазного трансформатора 9 напряжения, выходные выводы которого соединены соответственно с соответствующими фазами источника 1 электропитания.

Устройство работает следующим образом.

От команды блока 8 управления включается выключатель 2, испытательный трансформатор 3 ставится под напряжение холостого хода. После затухания переходного процесса от блока 8 управления включается синхронный короткозамыкатель 4 с соответствующим углом включения относительно нулевого значения питающего напряжения, в результате чего создается требуемое значение апериодической составляющей в кривой тока КЗ испытуемого трансформатора 23.

Прекращение испытательного режима короткого замыкания осуществляется отключением защитного выключателя 2 по команде от блока 8 управления. В случае начала повреждения трансформатора 23 (возникновение опасных деформаций) сигнал на отключение выключателя 2 формируется в блоке 22 вычисления отклонения и передается через блок 8 управления. В этом случае на входы блока 14 поступают сигналы с делителей 5-7 напряжения, а на вход блока 15 с токоизмерительных шунтов 10-13. В блоке 14 вычисления среднего значения напряжения вычисление производится на заданном интервале времени: u_ср= где u_j значение напряжения на трансформаторе 23; t₁ и t₂ временные границы интервала разбиения. В блоке вычисления производной тока 15 вычисляется приращение по току на заданном интервале времени: di_j/dt где i_j значение тока в трансформаторе 23. В блоке 19 деления вычисляется мгновенное значение индуктивности на заданном интервале времени L_j= Вблизи точек экстремума для функции тока, когда di_j/d_t ->> 0 и перехода функции напряжения через нулевое значение u_ср 0 при обработке в блоке деления 19 мгновенное значение индуктивности может иметь бесконечное значение или вид неопределенности "0/0". Поэтому вблизи таких точек в интервале ±Δ t( _→ 2 мкс) применяется следующая обработка значений L_j. В блоке 16 вычисления производной напряжения вычисляется приращение по напряжению на заданном интервале времени В блоке 17 вычислений второй производной тока вычисляется приращение значения первой производной тока на заданном интервале времени В блоке 18 производится раскрытие неопределенности по правилу Лопиталя-Бернулли, т.е. мгновенное значение индуктивности вблизи особых точек вычисляется L_j= / В блоке 20 вычисления величины индуктивности вычисляется среднее значение индуктивности за каждый период L_{ср.период}= L_j/N где N число интервалов разбиения. В блоке 22 вычисления отклонения производится сравнение L_ср за период со значением уставки L_oj из блока 21 и вычисляется их отличие
L · 100% где L_ср среднее значение индуктивности за период;
L_oj значение уставки индуктивности рассеяния, определяемое по результатам предварительного эксперимента.

В случае возникновения начальных деформаций происходит развивающееся увеличение, либо уменьшение значения Δ L от периода к периоду, что сопровождает необратимое разрушение обмоток трансформатора. При этом блок 8 формирует сигнал на отключение защитного выключателя 2. Этим останавливается процесс разрушения обмоток трансформатора 23.

В процессе испытания синхросигналы с блока 8 управления осуществляют синхронизацию измерения значения di/dt и u_ср с соответствующим шагом дискретизации.

Из фиг. 2 следует, что контроль L_ср за период в процессе испытания позволяет зафиксировать начало возникновения аварийного режима и уменьшить масштабы аварии в случае своевременного отключения испытуемого трансформатора.

Из фиг.3 следует, что введение блоков 16-18 позволяет ликвидировать выбросы значений L_j в особых точках и таким образом повысить точность измерений и надежность работы устройства.

Изобретение позволяет проводить испытания трансформаторов на стойкость токам КЗ, повышает точность измерений индуктивности, увеличивает надежность устройства за счет обнаружения начала возникновения повреждения обмоток испытуемого трансформатора в случае возникновения опасных деформаций и включает при этом быстродействующую защиту. Предлагаемое устройство предотвращает аварийное разрушение объекта испытаний, повышает аварийнобезопасность испытаний.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА ТОКАМИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, содержащее трехфазный источник электропитания, каждая фаза которого через трехфазный защитный выключатель соединена с соответствующим первым выводом соответствующей первичной обмотки трехфазного испытуемого трансформатора, вторые выводы первичных обмоток трехфазного испытуемого трансформатора соединены с общим выводом и первыми выводами его вторичных обмоток, а каждый из вторых выводов через трехфазный синхронный замыкатель соединен с соответствующим первым выводом соответствующей первичной обмотки трехфазного испытуемого трансформатора, первые выводы первого, второго и третьего токоизмерительных шунтов соединены с общим выводом соответственно через соответствующую вторичную обмотку трехфазного испытуемого трансформатора, первый вывод четвертого токоизмерительного шунта соединен с общим выводом, а второй вывод с вторыми выводами первичных обмоток трехфазного испытуемого трансформатора, между соответствующим первым выводом соответствующей первичной обмотки трехфазного испытуемого трансформатора и общим выводом включены соответственно первый, второй и третий емкостные делители напряжения, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены блок управления, блок вычисления среднего значения напряжения, блок вычисления производной тока, блок деления блок вычисления среднего значения индуктивности за период, блок уставки, блок вычисления отклонения, трехфазный трансформатор напряжения, блок вычисления производной напряжения, блок вычисления второй производной тока, блок раскрытия неопределенности по правилу Лопиталя Бернулли, причем первый выход блока вычисления среднего значения напряжения соединен с входом блока управления через последовательно соединенные блок деления, блок вычисления среднего значения индуктивности за период, блок вычисления отклонения, вход блока вычисления производной напряжения соединен с вторым выходом блока вычисления среднего значения напряжения, а выход с вторым входом блока вычисления среднего значения индуктивности за период через последовательно соединенный блок раскрытия неопределенности по правилу Лопиталя-Бернулли, первый четвертый управляющий выходы блока управления соединены соответственно с управляющим входом трехфазного синхронного короткозамыкателя, с управляющим входом блока вычисления производной тока, первый выход которого соединен с вторым входом блока деления, а второй выход с вторым входом блока вычисления среднего значения индуктивности за период через последовательно соединенные блок вычисления второй производной тока и блок раскрытия неопределенности по правилу Лопиталя-Бернулли, выход блока уставки соединен с вторым входом блока вычисления отклонения, выходы первого четвертого токоизмерительных шунтов соединены с одноименными входами блока вычисления производной тока, выходы первого, второго и третьего емкостных делителей напряжения соединены с одноименными входами блока вычисления среднего значения напряжения, первый, второй и третий зажимы питания блока управления соединены с соответствующими входными выводами трехфазного трансформатора напряжения, выходные выводы которого соединены с соответствующими фазами трехфазного источника электропитания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3