RU2638299C2 - Device for protection of windings of one-phase transformer from damages - Google Patents
Device for protection of windings of one-phase transformer from damages 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
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для релейной защиты однофазного трансформатора от витковых замыканий и смещения обмоток.The invention relates to the electric power industry and is intended for the relay protection of a single-phase transformer against windings and windings displacement.
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].Closest to the proposed technical solution is a device for protecting the windings of a single-phase transformer from damage, containing a measuring transducer in the form of an inductor, which is placed at an equal distance from each of the rods of the transformer core, so that its longitudinal axis is parallel to the rods of this core, and the reacting organ [ RF patent No. 2549354, publ. 04/27/2015].
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.However, the reacting organ of this device has only one threshold element with a fixed threshold of operation. That does not allow to identify the displacements of the transformer windings that occur under the influence of electromagnetic forces on the windings at short-circuit currents behind the transformer. As a result, further operation of the transformer quickly enough leads to a short circuit due to the destruction of insulation due to vibration at the point of contact of the shifted turns.
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.The objective of the invention is to expand the functionality of the protection due to the possibility of preventing the occurrence of a winding due to destruction of the insulation under the influence of vibration at the point of contact of the shifted turns.
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.The problem is solved due to the fact that an additional fault indication unit has been introduced, and the reacting body has two threshold elements, the first of which, when the circuit is closed, generates a shutdown signal, and the second threshold element with a time delay generates a signal about the offset of the windings, while signals from the threshold elements are fed to the display unit, which informs personnel about the nature of the damage to the transformer windings.
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.The operation of the device for protecting a single-phase transformer from damage to the windings is based on measuring the difference in the magnetic fluxes of scattering from two absolutely identical windings of a single-phase transformer located on the left and right rods of the transformer core. For this, a measuring transducer in the form of an inductor is placed between them at an equal distance. As a result, in any normal mode of operation of the transformer, the electromotive force induced in it by the magnetic fields of the scattering of these windings will be zero. If, as a result of a short circuit behind the transformer of one of the windings, a displacement of the coils occurs, then an electromotive force will appear in the measuring transducer, which depends on the number and magnitude of the displacement of the closed coils. Due to the fact that after the displacement of the windings of the windings, a short circuit due to friction at the point of contact does not occur immediately, but for some time it becomes possible to reduce the response threshold of the reacting element, and it will be detached from the inrush of the magnetization current or short circuit behind the transformer using Transformer damage signal delay.
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.Comparison with the prototype shows that the claimed technical solution differs in the number and execution of functional elements. These functional elements are known. However, such their number and performance exhibits new properties in the claimed technical solution, which leads to the expansion of the protection functionality due to the possibility of preventing the occurrence of a short circuit due to the destruction of insulation at the contact point of the transformers displaced during operation.
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.In FIG. 1 shows a block diagram of a device for protecting a single-phase transformer from damage to the windings, and in FIG. Figure 2 shows the mutual arrangement of the structural elements of the transformer and the measuring transducer, as well as an example of the displacement of the high-voltage winding after a short circuit behind the transformer and the location of the closed turns. In FIG. 3 and FIG. 4 shows the connection diagram of the measuring transducer and threshold elements, as well as the contact implementation of the reacting organ and the display unit.
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.The
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.The winding of the
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.The signal from the first 7 threshold element about the presence of closed 5 turns in the
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.The signal from the second 8 threshold element about the presence of displaced
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.In an arbitrary operational mode of operation of an undamaged single-phase transformer, the electromotive force of the
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.The relay with winding 10 of the
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».When closed loops occur , the electromotive force at the output of the measuring transducer increases sharply and if its value exceeds the threshold E E , pe1 , then the relay with winding 9 will trip, its
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».When the turns are displaced, for example, in winding 2, the electromotive force at the output of the measuring transducer also increases, and if its value exceeds the threshold E E , pe2 , then the relay with winding 10 will operate, its
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.The technical and economic efficiency of the present invention consists in reducing damage due to timely disconnection of the transformer from the network in the event of coil faults and displacements of the coil windings, which lead to the occurrence of coil faults.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016108572A RU2638299C2 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Device for protection of windings of one-phase transformer from damages |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016108572A RU2638299C2 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Device for protection of windings of one-phase transformer from damages |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016108572A RU2016108572A (en) | 2017-09-14 |
RU2638299C2 true RU2638299C2 (en) | 2017-12-13 |
Family
ID=59893547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016108572A RU2638299C2 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Device for protection of windings of one-phase transformer from damages |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2638299C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684607C1 (en) * | 2018-06-06 | 2019-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Device for protection of single-phase transformer from electric damages in windings |
RU2704127C1 (en) * | 2019-06-07 | 2019-10-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Device for protection of windings of single-phase transformer against electrical damages |
RU2720946C1 (en) * | 2019-12-13 | 2020-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Device for protection against short circuits in windings of single-phase transformer |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU866639A1 (en) * | 1979-04-02 | 1981-09-23 | Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола | Device for protecting from interturn short-circuitings in static electric machines and apparatus |
EP0295234A1 (en) * | 1987-06-10 | 1988-12-14 | Etienne Coignet | Process and device for protecting and monitoring transformer-fed electrical installations and the transformer itself |
RU2549354C2 (en) * | 2013-05-24 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Single-phase transformer winding failure protector |
-
2016
- 2016-03-09 RU RU2016108572A patent/RU2638299C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU866639A1 (en) * | 1979-04-02 | 1981-09-23 | Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола | Device for protecting from interturn short-circuitings in static electric machines and apparatus |
EP0295234A1 (en) * | 1987-06-10 | 1988-12-14 | Etienne Coignet | Process and device for protecting and monitoring transformer-fed electrical installations and the transformer itself |
RU2549354C2 (en) * | 2013-05-24 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Single-phase transformer winding failure protector |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684607C1 (en) * | 2018-06-06 | 2019-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Device for protection of single-phase transformer from electric damages in windings |
RU2704127C1 (en) * | 2019-06-07 | 2019-10-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Device for protection of windings of single-phase transformer against electrical damages |
RU2720946C1 (en) * | 2019-12-13 | 2020-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Device for protection against short circuits in windings of single-phase transformer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016108572A (en) | 2017-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2743460C1 (en) | Method and device for fast elimination of ferromagnetic resonance of voltage transformer | |
EP2550715A1 (en) | Method and apparatus for suppressing an inrush current of a trans former | |
Athikessavan et al. | Inter-turn fault detection of dry-type transformers using core-leakage fluxes | |
EP2445074B1 (en) | A fault detecting device for electrical installations and equipment | |
CN103795022A (en) | Fault current detecting circuit | |
Basha et al. | Practical EHV reactor protection | |
CN104348134A (en) | Residual-current circuit breaker | |
RU2638299C2 (en) | Device for protection of windings of one-phase transformer from damages | |
US9748760B2 (en) | Device for detecting a fault in an AC supply | |
JP2017200255A (en) | Leakage relay, leakage breaker and control method therefor | |
CN102082422A (en) | Method for preventing fault actions of line longitudinal differential protection caused by non-fault phase secondary current abrupt change | |
US7221548B2 (en) | Residual-current circuit breaker and a method for testing the reliability performance of a residual-current circuit breaker | |
Czapp et al. | Low-frequency tripping characteristics of residual current devices | |
US7420343B2 (en) | Current limiting DC motor starter circuit | |
Czaja | Examination of the impact of design of a residual current protective device on the release frequency range | |
JP2012043711A (en) | Excitation inrush current suppressor | |
Kainth et al. | A new method for differential protection in power transformer | |
CN104348149B (en) | A kind of 10kV voltage transformers primary side neutral ground control system | |
RU2704127C1 (en) | Device for protection of windings of single-phase transformer against electrical damages | |
US10804020B2 (en) | Demagnetization device and method for demagnetizing a transformer core | |
Wang et al. | A sympathetic inrush detection method based on on-line magnet flux calculation | |
JP2013030301A (en) | Excitation inrush current suppression device | |
JP3199940B2 (en) | Transformer protection relay device | |
Yu-Ping et al. | Leakage Flux-Based Method to Identify the Inrush Current in Transformers | |
RU2713204C1 (en) | Method of protecting a single-phase furnace transformer with a short network in form of a group of buses from electrical damages |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210310 |