Способ защиты однофазного печного трансформатора с короткой сетью в виде группы шин от электрических повреждений

Использование: в области электроэнергетики для защиты печных трансформаторов с короткой сетью в виде группы шин от витковых замыканий в первичной обмотке трансформатора, а также коротких замыканий и обрывов в цепи шин короткой сети. Технический результат – расширение функциональных возможностей в виде способности выявлять короткие замыкания и обрывы в цепи шин короткой сети, а также в возможности отличать повреждения трансформатора от повреждений короткой сети. Согласно способу измеряют магнитное поле рассеяния обмоток трансформатора в плоскости, перпендикулярной ярмам его сердечника и проходящей через их середину, и если оно будет больше нуля, отключают трансформатор от сети и формируют сигнал «витковое замыкание». Дополнительно измеряют магнитные поля рассеяния у верхнего и нижнего торцов обмоток на одном из стержней сердечника трансформатора, сравнивают их между собой, и если их разница будет больше нуля, то формируют сигнал на отключение трансформатора от сети, а также сигнал «повреждение короткой сети», который в свою очередь блокируется при наличии сигнала «витковое замыкание». 2 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты печных трансформаторов с короткой сетью в виде группы шин от витковых замыканий в первичной обмотке трансформатора, а также коротких замыканий и обрывов в цепи шин короткой сети.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ защиты однофазного печного трансформатора с короткой сетью в виде группы шин от электрических повреждений, при котором измеряют магнитное поле рассеяния обмоток трансформатора в плоскости перпендикулярной ярмам его сердечника и проходящей через их середину, и если оно будет больше нуля отключают трансформатор от сети и формируют сигнал «витковое замыкание» [Патент KZ № 27097 опубл. 14.06.2013, бюл. №6].

Однако этот способ не позволяет выявлять электрические повреждения в виде коротких замыканий, а также обрывов в цепи шин короткой сети.

Технический результат – расширение функциональных возможностей в виде способности выявлять короткие замыкания и обрывы в цепи шин короткой сети, а также в возможности отличать повреждения трансформатора от повреждения короткой сети.

Технический результат достигается тем, что дополнительно измеряют магнитные поля рассеяния у верхнего и нижнего торцов обмоток на одном из стержней сердечника трансформатора, сравнивают их между собой и если их разница будет больше нуля, то формируют сигнал на отключение трансформатора от сети, а также сигнал «повреждение короткой сети», который блокируется при наличии сигнала «витковое замыкание».

Поставленная задача решается за счет того, что магнитное поле рассеяния обмотки на любом стержне сердечника однофазного печного трансформатора симметрично относительно ее середины. Поэтому магнитное поле рассеяния этих обмоток у верхнего и нижнего их торцов одинаковы, а их разница будет равна нулю. При коротком замыкании или разрыве гибкой связи в любой паре шин короткой сети магнитные поля рассеяния у верхнего и нижнего торцов этих обмоток будут различны, а их разница больше нуля. А так как подобное может возникнуть и при витковом замыкании в обмотке трансформатора, то в этом режиме сигнал о повреждении короткой сети блокируется.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного технического решения числом и последовательностью операций.

Сравнение заявляемого технического решения с известным техническим решением показывает, что эти операции известны. Однако, их последовательность позволяет проявить в заявляемом техническом решении новые свойства, что приводит к расширению функциональных возможностей за счет способности выявлять электрическое повреждение в короткой сети, а также в возможности различить витковое замыкание в обмотках трансформатора и электрические повреждения в короткой сети.

На фиг.1 приведена конструкция однофазного печного трансформатора с участком короткой сети, а также размещение измерительных преобразователей в этом трансформаторе. На фиг.2 показана схема устройства защиты для реализации способа защиты однофазного печного трансформатора с короткой сетью в виде группы шин от электрических повреждений.

Печной однофазный трансформатор выполняется в виде сердечника 1 и двух одинаковых катушек, которые размещаются на его стержнях 2 и 3. Каждая катушка содержит части 4 и 5 многовитковой первичной и элементы двухвитковой вторичной обмотки. Причем при монтаже части 4 и 5 многовитковой первичной соединяются согласно – последовательно. Поэтому замыкание витков 6 может возникнуть только в первичной обмотке. Вторичная обмотка трансформатора выполняется расщепленной. Она состоит из нескольких, в данном случае четырех, изолированных друг от друга двухвитковых обмоток 7-10, которые располагаются на частях 4 и 5 первичной обмотки. При этом каждая из них присоединяется к одной из пар изолированных друг от друга шин короткой сети 11, которые в свою очередь присоединяется к электродам печи с помощью гибких связей. Эти элементы на рисунках не показаны.

Первый измерительный преобразователь 12 в виде цилиндрической катушки индуктивности с выводом из середины размещается на плоскости R, которая проходит через оси 13 и 14 стержней 2 и 3 сердечника 1, так чтобы его продольная ось 15 была параллельна оси 13. При этом в соответствии со схемой на фиг.2 начало 16 и конец 17 катушки измерительного преобразователя 12 присоединены к крайним выводам переменного резистора 18, а средний вывод 19 этого преобразователя и подвижный контакт 20 резистора к обмотке реле 21. При этом нормально разомкнутый контакт 22 этого реле подключен к отключающей цепи 23 выключателя и к блоку 24 индикации вида повреждения. Переменный резистор 20 предназначен для выставления тока ΔI=0 в реле 21 при отсутствии виткового замыкания в обмотках 4 и 5, а также электрического повреждения в короткой сети 11. Второй измерительный преобразователь 25 в виде цилиндрической катушки индуктивности размещается на плоскости Q, которая перпендикулярна ярмам 26 и 27 сердечника 1 однофазного печного трансформатора и проходит через их середину. При этом его продольная ось 28 располагается параллельно осям 13 и 14 стержней 2 и 3. Выводы 29 и 30 этого измерительного преобразователя присоединяется к обмотке реле 31. При этом нормально разомкнутый контакт 32 реле 31 подключен к отключающей цепи 33 выключателя и к блоку 24 индикации вида повреждения, а нормально замкнутый контакт 34, который является блокировочным, включают последовательно с контактом 22.

Устройство защиты работает следующим образом. В произвольном эксплуатационном режиме работы печного трансформатора с короткой сетью 11 по одинаковому числу витков в его обмотках 4, 5 и 7-10, которые расположены на разных стержнях сердечника, протекают одинаковые токи. При точном изготовлении и установке этих обмоток токи в них будут индуктировать в измерительном преобразователе 25 электродвижущую силу равную нулю, а электродвижущие силы верхней и нижней обмоток в измерительном преобразователе 12 будут равны по величине. В результате в ток I 1 в обмотке реле 31 будет равен нулю, а его контакты 32 и 34 будут находиться в исходном положении. В свою очередь токи I 2 и I 3 будут равны между собой, их разность ΔI в обмотке реле 21 будет равна нулю, а контакты 22 реле 21 будут также находиться в исходном положении. Поэтому сигнал с контактов реле 21 и 31 на отключение печного трансформатора от сети и на входе блока 24 индикации вида повреждения отсутствует. Печной трансформатор не выводится из работы.

При замыкании витков 6 ток в них будет значительно превышать величину тока в остальной части первичной обмотки. Что приведет к изменению распределения магнитного поля рассеяния поврежденной обмотки на стержне 3 и к появлению в измерительном преобразователе 25 электродвижущей силы. При этом электродвижущие силы верхней и нижней обмоток в измерительном преобразователе 12 будут не равны между собой. В связи с этим токи ΔI и I 1 в обмотках реле 21 и 31 будут не равны нулю. В результате эти реле сработают. При этом контакты 22 и 32 замкнутся, а контакт 34 разомкнется. В результате в отключающей цепи 33 появится сигнал на отключение трансформатора от сети, а блок 24 индикации высветит сообщение «витковое замыкание».

При возникновении короткого замыкания в одной из пар шин, например прикрепленной к двухвитковой обмотке 10, ток в ней возрастет и будет значительно больше величины тока в остальных двухвитковых обмотках 7-9. Что приведет к одинаковому изменению распределения магнитного поля рассеяния поврежденной обмотки на обоих стержнях трансформатора. В этом случае электродвижущая сила в измерительном преобразователе 25 будет равна нулю, а электродвижущие силы верхней и нижней обмоток в измерительном преобразователе 12 будут не равны между собой. В связи с этим ток I 1 в обмотке реле 31 будет равен нулю и оно не срабатывает, а разность тока ΔI в обмотке реле 21 будет не равна нулю и оно сработает. При этом контакты 22 замкнутся, а контакты 32 и 34 останутся в исходном положении. В результате в отключающей цепи 23 появится сигнал на отключение трансформатора. При этом блок 24 индикации высветит сообщение «повреждение короткой сети».

При возникновении разрыва в цепи одной из шин, например в гибких связях соединяющих двухвитковую обмотку 10 с электродом печи, ток в этой паре шин и присоединенной к ней двухвитковой обмотки 10 печного трансформатора будет равен нулю. Что также приведет к одинаковому изменению распределения магнитного поля рассеяния обмоток на обоих стержнях трансформатора. В этом случае электродвижущая сила в измерительном преобразователе 25 будет равна нулю, а электродвижущие силы верхней и нижней обмоток в измерительном преобразователе 12 будут не равны между собой. В связи с этим ток I 1 в обмотке реле 31 будет равен нулю и оно срабатывает, а разность тока ΔI в обмотке реле 21 будет не равна нулю и оно сработает. При этом контакты 22 замкнется, а контакты 32 и 34 останутся в исходном положении. В результате в отключающей цепи 23 появится сигнал на отключение трансформатора. При этом блок 24 индикации высветит сообщение «повреждение короткой сети».

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в способности выявлять не только витковые замыкания в обмотках печного трансформатора, но и короткие замыкания и обрывы в цепи шин короткой сети, а также в возможности отличать эти виды повреждения и своевременно отключать трансформатора от сети. Что позволит сократить время и стоимость послеаварийного ремонта.

Способ защиты однофазного печного трансформатора с короткой сетью в виде группы шин от электрических повреждений, при котором измеряют магнитное поле рассеяния обмоток трансформатора в плоскости, перпендикулярной ярмам его сердечника и проходящей через их середину, и если оно будет больше нуля, отключают трансформатор от сети и формируют сигнал «витковое замыкание», отличающийся тем, что дополнительно измеряют магнитные поля рассеяния у верхнего и нижнего торцов обмоток на одном из стержней сердечника трансформатора, сравнивают их между собой, и если их разница будет больше нуля, то формируют сигнал на отключение трансформатора от сети, а также сигнал «повреждение короткой сети», который в свою очередь блокируется при наличии сигнала «витковое замыкание».



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении точности срабатывания релейной защиты и сокращении времени работы поврежденного силового трансформатора от технологического нарушения на тяговой подстанции переменного тока напряжением 25 кВ.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение выявления неисправностей трансформаторов тока, выдачи контрольного сигнала при неисправности соответствующего трансформатора тока и исключение при этом действия защиты без ухудшения быстродействия защиты и применения дополнительных устройств.

Использование: в области электроэнергетики для защиты трансформаторов от замыканий в его обмотках. Технический результат - повышение надежности функционирования устройства защиты обмоток однофазного трансформатора от электрических повреждений за счет снижения зависимости его чувствительности от места расположения замкнувшихся витков в обмотках защищаемого трансформатора и повышения мощности, отдаваемой измерительным преобразователем.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности функционирования устройства защиты однофазного трансформатора от электрических повреждений за счет устранения зависимости его чувствительности от места расположения замкнувшихся витков в обмотках защищаемого трансформатора.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение контроля целости вторичных цепей трансформаторов тока с двумя вторичными обмотками.

Использование: в области электротехники. Технический результат - возможность определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора на основании трех несложных измерений.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности, расширение функциональных возможностей комплекта защиты силового трансформатора.

Чтобы определить параметр трансформатора (40), который имеет сторону (41) высокого напряжения и сторону (43) низкого напряжения, тестовый сигнал, генерируемый источником (13), подается на сторону (43) низкого напряжения.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение контроля целостности вторичных цепей у трансформаторов тока с тремя вторичными обмотками, имеющими одинаковый коэффициент трансформации.

Использование: в области электротехники. Технический результат – уменьшение нагрузки и износа защитного переключателя для регулировочного трансформатора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для детектирования (выделения) одиночных коротких импульсов на фоне синфазных помех и электромагнитных наводок, например, в оптоэлектронике или для выделения ударных импульсов на фоне вибрации.

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и может быть использовано для оценки запирающей способности силовых транзисторов, диодов, тиристоров по напряжению как в процессе их производства, так и в условиях эксплуатации.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерению наведенных токов в резистивном элементе электровзрывного устройства. Сущность: система содержит устройство формирования сигнала наведенного тока, дуплексную волоконно-оптическую линию связи и преобразователь интерфейса для связи с компьютером.

Изобретение относится к области измерительной техники. Технический результат заключается в повышении надежности асинхронного пикового детектора в режиме разряда запоминающих конденсаторов.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение точности разграничения режимов повреждения трансформатора и альтернативных им режимов.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к непрерывным измерениям с высокой точностью текущих значений амплитуды низкочастотных синусоидальных сигналов, достаточно медленно изменяющихся во времени по амплитуде и частоте.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и силовой техники для детектирования, а также для определения канала с экстремальным напряжением и его полярности.

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в качестве многофункционального пикового детектора. .

Изобретение относится к устройствам измерительной техники и может быть использовано для измерения напряжений в диапазонах крайне низких, сверхнизких, инфранизких и очень низких частот.

Изобретение относится к радиолокационной телевизионной и измерительной технике. .

Использование: в области электроэнергетики для защиты печных трансформаторов с короткой сетью в виде группы шин от витковых замыканий в первичной обмотке трансформатора, а также коротких замыканий и обрывов в цепи шин короткой сети. Технический результат – расширение функциональных возможностей в виде способности выявлять короткие замыкания и обрывы в цепи шин короткой сети, а также в возможности отличать повреждения трансформатора от повреждений короткой сети. Согласно способу измеряют магнитное поле рассеяния обмоток трансформатора в плоскости, перпендикулярной ярмам его сердечника и проходящей через их середину, и если оно будет больше нуля, отключают трансформатор от сети и формируют сигнал «витковое замыкание». Дополнительно измеряют магнитные поля рассеяния у верхнего и нижнего торцов обмоток на одном из стержней сердечника трансформатора, сравнивают их между собой, и если их разница будет больше нуля, то формируют сигнал на отключение трансформатора от сети, а также сигнал «повреждение короткой сети», который в свою очередь блокируется при наличии сигнала «витковое замыкание». 2 ил.

Наверх