Способ определения группы и схемы соединения обмоток силовых двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов



Способ определения группы и схемы соединения обмоток силовых двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов
Способ определения группы и схемы соединения обмоток силовых двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов
Способ определения группы и схемы соединения обмоток силовых двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов

 


Владельцы патента RU 2458354:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) (RU)

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для определения группы и схемы соединения силовых двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов. Технический результат: определение группы и схемы соединения обмоток трансформатора по параметрам симметричного и несимметричного режима работы трансформатора без отключения его от сети. Сущность: измеряют величины (фазные или линейные) и фазовые углы напряжений и токов всех обмоток трансформатора в различных нагрузочных (симметричных и несимметричных) режимах. По измеренным значениям путем решения уравнения для определения группы соединения обмоток трансформатора определяют номер группы соединения обмоток трансформатора. Анализируя наличие составляющих нулевой последовательности и полученный номер группы, определяют схему соединения обмоток трансформатора. 2 ил.

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для определения группы и схемы соединения силовых двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов.

Известен способ определения группы соединения обмоток трансформатора с помощью устройства, содержащего источник постоянного напряжения и коммутирующий орган, обеспечивающий поочередное подключение источника постоянного напряжения к выводам АВ, ВС, АС высоковольтной обмотки трансформатора, цифровой осциллограф, содержащий вычислительный блок, энергонезависимую память, порт сопряжения с персональным компьютером и три измерительных канала напряжения, которые соединены с выводами обмотки низкого напряжения трехфазного трансформатора, причем коммутирующий орган содержит блок запуска, цепи защиты внутренних ключей от перенапряжения, блок ожидания обнуления токов в высоковольтной обмотке трехфазного трансформатора и имеет дополнительный выход, подключенный к дополнительному управляющему входу цифрового осциллографа. После завершения трех циклов вычислительный блок цифрового осциллографа, сопоставляя знаки и уровни сигналов с выводов обмотки низкого напряжения трехфазного трансформатора с табличными значениями групп известных соединений, определяет группу соединения обмоток испытуемого объекта [1].

Недостатком этого способа является необходимость отключения трансформатора от сети, что весьма неэкономично, а также указанный способ позволяет определить только группу соединения обмоток трансформатора, но не позволяют определить схему соединения обмоток.

Существует способ, согласно которому измеряют величины и фазовые углы напряжений и токов всех обмоток трансформатора в двух различных нагрузочных режимах, по измеренным значениям путем решения уравнений состояния силового трансформатора, составленным на основе схемы замещения трансформатора, определяют сопротивление ZK и потери PK короткого замыкания, ток I0 и потери P0 холостого хода и по превышению значений ZK, РK, I0, P0 над соответствующими эталонными значениями судят о техническом состоянии и работоспособности трансформатора. Определяют активные и индуктивные сопротивления каждой из обмоток и по полученным значениям сопротивлений уточняют техническое состояние витковой изоляции и состояние токоведущих частей обмоток [2].

Однако этот способ не предусматривает определения группы соединения обмоток и схемы соединения обмоток трансформатора.

Необходимость снижения количества отключений трансформаторов требует разработки способов определения группы и схемы соединения обмоток трансформатора непосредственно при работе под нагрузкой.

Цель предлагаемого изобретения - это определение группы и схемы соединения обмоток трансформатора по параметрам симметричного и несимметричного режима работы трансформатора без отключения его от сети. Способ заключается в том, что измеряют величины (фазные или линейные) и фазовые углы напряжений и токов всех обмоток трансформатора в различных нагрузочных (симметричных и несимметричных) режимах, по измеренным значениям путем решения уравнения для определения группы соединения обмоток трансформатора определяют номер группы соединения обмоток трансформатора, далее, анализируя зафиксированный несимметричный режим работы трансформатора (а именно наличие составляющих нулевой последовательности) и полученный номер группы, определяют схему соединения обмоток трансформатора.

Способ может быть реализован следующим образом: измеряют величины и фазовые углы напряжений и токов всех обмоток трансформатора в нормальном или аварийном режиме работы трансформатора без перерыва в его работе, по измеренным значениям путем решения уравнения определения группы соединения обмоток трансформатора определяют номер группы соединения обмоток, далее, если имеется зафиксированный несимметричный режим работы трансформатора, проверяют наличие составляющих нулевой последовательности на сторонах трансформатора, затем, сопоставляя полученный номер группы соединения обмоток с возможной схемой соединения обмоток, определяют схему соединения обмоток трансформатора.

На фиг.1 изображена электрическая схема измерительной цепи, реализующая способ для двухобмоточного трансформатора. На фиг.2 изображена электрическая схема измерительной цепи, реализующая способ для трехобмоточного трансформатора.

Для реализации предложенного способа определения группы и схемы соединения обмоток двухобмоточных трансформаторов может быть использована измерительная цепь, электрическая схема которой изображена на фиг.1.

Измерительная цепь содержит первый 1 и второй 3 трансформаторы тока, первый 4 и второй 6 трансформаторы напряжения, шины 7 и 9 высшего и низшего напряжений соответственно для подключения обмоток контролируемого двухобмоточного трансформатора 10, измерительно-вычислительный комплекс 11, эквивалентную нагрузку 13 и эквивалентную электрическую систему 14, причем на сторонах контролируемого трансформатора 10 установлены трансформаторы тока 1 и 3, первичные обмотки трансформаторов напряжения 4 и 6 подключены соответственно к шинам 7 и 9, к которым присоединен контролируемый трансформатор 10, вторичные обмотки трансформаторов 1, 3, 4, и 6 подсоединены к измерительно-вычислительному комплексу 11, эквивалентная нагрузка 13 подключена к шине 9 низшего напряжения, эквивалентная электрическая система 14 подключена к шине 7 высшего напряжения.

В качестве измерительно-вычислительного комплекса может быть использован цифровой регистратор аварийных процессов, имеющий функции измерения не менее 6 сигналов (3 фазных тока и 3 фазных напряжения) с каждой стороны трехобмоточного трансформатора, либо 5 сигналов (3 фазных тока и 2 линейных напряжения) с каждой стороны трансформатора, регистрации осциллограмм токов и напряжений.

Аналогично в случае трехобмоточного трансформатора для реализации предложенного способа определения группы и схемы соединения обмоток может быть использована измерительная цепь, электрическая схема которой изображена на фиг.2 (измерительная цепь содержит первый 1, второй 2 и третий 3 трансформаторы тока, первый 4, второй 5 и третий 6 трансформаторы напряжения, шины 7, 8 и 9 высшего, среднего и низшего напряжений соответственно для подключения обмоток контролируемого трехобмоточного трансформатора 10, измерительно-вычислительный комплекс 11, эквивалентную нагрузку 12, 13 и эквивалентную электрическую систему 14, причем на сторонах контролируемого трансформатора 10 установлены трансформаторы тока 1, 2 и 3, первичные обмотки трансформаторов напряжения 4, 5 и 6 подключены соответственно к шинам 7, 8 и 9, к которым присоединен контролируемый трансформатор 10, вторичные обмотки трансформаторов 1, 2, 3, 4, 5 и 6 подсоединены к измерительно-вычислительному комплексу 11, эквивалентная нагрузка 12, 13 подключена к шинам 8 и 9 среднего и низшего напряжений, эквивалентная электрическая система 14 подключена к шине 7 высшего напряжения).

Измеряют одновременно сигналы фазных токов и напряжений всех обмоток трансформатора. Регистрируют измеренные токи и напряжения в виде цифровых осциллограмм, выделяют основные гармоники напряжений , , , , , , и токов , , , , , для двухобмоточного трансформатора, , , , , , , , , и токов , , , , , , , , для трехобмоточного трансформатора. Также можно измерять сигналы линейных напряжений обмоток двухобмоточного трансформатора: , , , и фазных токов , , , , , трехобмоточного трансформатора: , , , , , и фазных токов , , , , , , , , . Либо эквивалентный достаточный набор. Здесь , - фазные токи и напряжения обмоток (k=1; 2 - номер режима; i - буква индекса, обозначающая сторону трансформатора; t - буква индекса, обозначающая фазу), - линейное напряжение обмоток (здесь k=1; 2 - номер режима; i=B; C; H - буква индекса, обозначающая сторону трансформатора; tj - буквы индекса, обозначающие фазы). Второй режим необходим для исключения случайной ошибки расчета (проверки результатов).

В реальных условиях эти сигналы, как правило, содержат ряд составляющих с частотой, отличной от основной. Корректные результаты вычислений сопротивлений можно получить лишь при синусоидальных входных сигналах с частотой основной гармоники. Поэтому предварительно необходимо выделить основные гармоники сигналов и использовать их при вычислении группы и схемы соединения обмоток трансформаторов.

В силу того, что почти всегда режим трансформатора несимметричен (неравномерная нагрузка, различные коэффициенты трансформации по фазам и т.п.), для измеренных величин применим метод симметричных составляющих.

По методу симметричных составляющих определяют значения токов и напряжении прямой и нулевой последовательности (k=1; 2 - номер режима; i - буква индекса, обозначающая сторону трансформатора, р=1; 0 - индексы симметричных составляющих прямой и нулевой последовательностей соответственно):

на стороне высшего напряжения:

на стороне среднего напряжения

на стороне низшего напряжения:

где а - оператор поворота векторов на 120 градусов по направлению против часовой стрелки.

В случае измерения линейных напряжений можно воспользоваться системой:

из которой можно определить необходимые фазные напряжения. Использование в качестве входных сигналов двух линейных напряжений вместо трех фазных минимизирует количество сигналов.

Цикл измерений и вычислений повторяют при другом режиме (нормальном или аварийном) работы трансформатора и находят: , , , , , , , для двухобмоточного трансформатора и , , , , , для трехобмоточного трансформатора. При этом величины токов и напряжений представляются в виде:

,

где - фаза комплексного значения регистрируемого тока или напряжения, измеренного на i-й стороне.

Номер группы соединения обмоток двухобмоточного трансформатора определяется из уравнения:

Номер группы соединения обмоток трехобмоточного трансформатора определяется аналогично с учетом того, что необходимо последовательно определить его попарно для обмоток высшего и низшего, а затем высшего и среднего напряжений, то есть

Результат, полученный по формулам (1)-(3), необязательно будет целым числом, поэтому необходимо ввести критерий однозначного определения номера группы соединения обмоток: если в результате расчета N получилось нецелое число, то его необходимо округлить до ближайшего целого числа по часам согласно правилам математического округления.

Из [3] известно, что схема соединения обмоток Y/Y может дать 0 и 6 группы соединения; схемы Y/Δ и Δ/Y дают 1, 5, 7, 11 группы, схема Δ/Δ дает 0, 2, 4, 6, 8, 10 группы. При этом схема «звезда» может быть как с заземленной, так и с незаземленной нейтралью. Группы 3 и 9 не могут быть получены для стандартного расположения зажимов на крышке бака трансформатора.

Учитывая вышеизложенное, а также имея информацию о наличии или отсутствии составляющих нулевой последовательности токов и напряжений на сторонах трансформатора и сведения из [4] в части схем соединения обмоток трансформаторов, можно ввести следующий критерий определения схемы соединения обмоток двухобмоточного и трехобмоточного трансформатора:

если на обеих сторонах двухобмоточного трансформатора в несимметричном режиме зафиксированы составляющие нулевой последовательности, то схема соединения - YH/YH;

если на стороне высшего напряжения двухобмоточного трансформатора в несимметричном режиме зафиксированы составляющие нулевой последовательности, на стороне низшего напряжения составляющие нулевой последовательности равны 0 и номер группы соединения 0 или 6, то схема соединения - YH/Y;

если на стороне высшего напряжения двухобмоточного трансформатора в несимметричном режиме зафиксированы составляющие нулевой последовательности, на стороне низшего напряжения составляющие нулевой последовательности равны 0 и номер группы соединения 1, 5, 7 или 11, то схема соединения - YH/Δ;

если на стороне низшего напряжения двухобмоточного трансформатора в несимметричном режиме зафиксированы составляющие нулевой последовательности, на стороне высшего напряжения составляющие нулевой последовательности равны 0 и номер группы соединения 0 или 6, то схема соединения - Y/YH;

если на стороне низшего напряжения двухобмоточного трансформатора в несимметричном режиме зафиксированы составляющие нулевой последовательности, на стороне высшего напряжения составляющие нулевой последовательности равны 0 и номер группы соединения 1, 5, 7 или 11, то схема соединения - Δ/YH;

если на стороне низшего напряжения двухобмоточного трансформатора в несимметричном режиме составляющие нулевой последовательности равны 0, на стороне высшего напряжения составляющие нулевой последовательности равны 0 и номер группы соединения 1, 5, 7 или 11, то схема соединения - Y/Δ;

если на стороне низшего напряжения двухобмоточного трансформатора в несимметричном режиме составляющие нулевой последовательности равны 0, на стороне высшего напряжения составляющие нулевой последовательности равны 0 и номер группы соединения 0, 2, 4, 6, 8, 10, то схема соединения - Δ/Δ.

Изложенный критерий применим и для трехобмоточного трансформатора, при этом анализируют попарно обмотки высшего и среднего, высшего и низшего напряжений соответственно.

Полученные таким образом номер группы и схему соединения обмоток используют в дальнейших расчетах коротких замыканий или нормальных режимов, или сравнивают с паспортными (если они известны) для данного трансформатора, по отклонениям судят о противоположной намотке, неправильном обозначении зажимов фаз обмоток, определяют возможность параллельной работы трансформаторов.

Технический результат заключается в снижении эксплуатационных затрат за счет сокращения продолжительности отключений трансформатора для ревизий, использования для расчетов данные из массивов энергетических предприятий.

Источники информации

1. Патент №2279686 РФ, опубл. 10.07.2006.

2. Патент №2237254 РФ, опубл. 27.09.2004.

3. Булгаков Н.И. Группы соединения трансформаторов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1977, 80 с. с ил.

4. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия.

Способ определения группы и схемы соединения обмоток двухобмоточных и трехобмоточных силовых трансформаторов, заключающийся в том, что измеряют величины (фазные или линейные) и фазовые углы напряжений и токов всех обмоток трансформатора в различных нагрузочных (симметричных и несимметричных) режимах, отличающийся тем, что по измеренным значениям определяют номер группы соединения обмоток трансформатора, далее, анализируя зафиксированный несимметричный режим работы трансформатора (а именно наличие составляющих нулевой последовательности) и полученный номер группы, определяют схему соединения обмоток трансформатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к диагностированию изоляции токопроводников электрооборудования, в частности, электрической обмотки тягового двигателя. .

Изобретение относится к области испытаний обмоток якорей коллекторных электрических машин постоянного тока. .

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для диагностирования электрических цепей, содержащих активное сопротивление и индуктивность, в частности обмоток электрических машин и аппаратов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения неисправного состояния индуктивных обмоток электрических машин. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к контролю качества изоляции, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния межвитковой изоляции обмотки асинхронного двигателя или трансформатора.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. .

Изобретение относится к способам шумовой диагностики электроэнергетического оборудования (ЭЭО). .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения неисправного состояния индуктивных обмоток электрических машин. .

Изобретение относится к области технической диагностики электрических машин и предназначено для диагностики состояния витковой изоляции статорных обмоток электродвигателей и обмоток возбуждения электрических машин.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при определении короткозамкнутых витков в обмотках электрических машин. .

Изобретение относится к электроэнергетике, в честности к контролю вторичной цепи измерительного трансформатора, соединен с компонентом электроэнергетической системы

Изобретение относится к технике эксплуатации турбогенераторов, предназначено для технического контроля состояния турбогенераторов (ТГ) и оборудования систем ТГ и может быть использовано для диагностирования турбогенераторов любой мощности с любой системой возбуждения

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах для контроля электрических катушек в процессе производства

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения неисправного состояния индуктивных обмоток электрических машин. Сущность изобретения заключается в том, что вспомогательная трехфазная электрическая цепь содержит в первой фазе конденсатор с переменной величиной емкости и последовательно подключенным к нему первым амперметром, во второй фазе резистор с переменной величиной сопротивления, а в третьей фазе диагностируемую индуктивную обмотку с последовательно подключенным к ней вторым амперметром. Полученную электрическую цель подключают к линейным выводам вторичной обмотки трансформатора, соединенной по схеме треугольник с регулируемым напряжением. Равенство показаний амперметров является признаком исправного состояния для всех подключаемых однотипных индуктивных обмоток. Технический результат - расширение возможности диагностики индуктивных обмоток. 3 ил.

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для определения качества компаундирования обмоток электрических машин на этапах испытания изоляции обмоток при изготовлении и эксплуатации, в частности обмоток статора маслонаполненных погружных асинхронных электродвигателей. Сущность: на объект измерений подают постоянное напряжение U и измеряют сопротивление R(t) объекта в течение времени, достаточного для достижения величины сопротивления практически установившегося значения. Затем определяют значения переходного тока i(t)=U/R(t). По кривой тока определяют диагностический признак оценки качества компаундирования обмотки в виде произведения экспериментальных значений основных характеристик компаунда (εa·ρv)экcп - абсолютной диэлектрической проницаемости и удельного объемного сопротивления соответственно, затем определяют критерий качества компаундирования Кk путем сравнения экспериментальных характеристик компаунда с его паспортными данными по формуле: . Технический результат: повышение объективности оценки качества компаундирования обмоток. 4 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области испытаний обмоток якорей коллекторных электрических машин постоянного тока. Сущность: создают режим ударного импульсного возбуждения одновременно всех параллельных ветвей обмотки вращающегося якоря путем посылки импульсов напряжения возбуждения от генератора импульсных напряжений ГИН с частотой следования, например, 50 импульсов в секунду на коллектор относительно корпуса. Фиксируют наличие дефекта витковой изоляции с помощью индукционного датчика астатической конструкции с ферромагнитным сердечником, имеющим воздушный зазор-щель, ориентированный вдоль выводов витков у петушков коллектора секций с максимальными испытательными междувитковыми напряжениями в середине каждой параллельной ветви в силу симметрии обмоток якорей относительно места возбуждения, и измерителя импульсных магнитных полей с электронной ячейкой памяти по максимальным уровням импульсного магнитного поля, которые измеряют бесконтактным способом индукционным датчиком ИД с измерителем импульсных магнитных полей и фиксируют при срабатывании его электронной ячейки памяти в автоматическом режиме испытаний при каждом прохождении под датчиком ИД выводов витков дефектной секции и секций, непосредственно соединенных с ней уравнителями, и которые создаются только током в короткозамкнутом витке, возникающем под действием центробежных сил на обмотку и коллектор и вибрации только на вращающемся якоре. Технический результат: фиксация наличия дефекта витковой изоляции, приводящего к образованию короткозамкнутого витка, возникающего под действием центробежных сил на обмотку и коллектор и вибрации только на вращающемся якоре. 11 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения неисправного состояния индуктивных обмоток электрических машин. Устройство для диагностики индуктивных обмоток содержит трехфазный трансформатор с регулируемым напряжением вторичной обмотки, соединенной по схеме треугольник, один из выводов которой с помощью линейного проводника подключен к вспомогательной цепи, содержащей последовательно соединенные амперметр с конденсатором с переменной емкостью, шунтируемый с помощью ключа, и подключен к первому из трех выводов индуктивной обмотки, при этом второй вывод индуктивной обмотки непосредственно подключен ко второму выводу вторичной обмотки трехфазного трансформатора. Технический результат - упрощение электрической схемы, сохранение функциональных возможностей устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники, предназначено для вычисления и индикации относительной интенсивности износа изоляции обмоток трансформатора, а также может найти применение в качестве счетчика-регистратора использованного ресурса срока службы изоляции обмоток трансформатора за каждый час, сутки, месяц. Сущность: счетчик содержит датчики тока фаз сети "А", "В", "С", микроконтроллер, датчик температуры окружающей среды, генератор прямоугольных импульсов, регистр, цифровой индикатор, первый и второй приемопередатчики, постоянное запоминающее устройство, компьютер. Технический результат: повышение точности за счет учета зависимости активного сопротивления обмоток трансформатора от температуры нагрева и учета влияния изменений температуры окружающей среды, а также расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности точного определения износа изоляции обмоток при несимметричной нагрузке фаз. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для выявления межвитковых повреждений в обмотке статора асинхронного электродвигателя. Технический результат: диагностирование межвитковых повреждений на ранней стадии развития. Сущность: измеряют амплитуды фазных напряжений на выбеге и периоды колебания этих напряжений. Эти значения сравниваются со значениями, записанными ранее, на исправном электродвигателе. По выходу измеренных величин из допустимого диапазона, обусловленного погрешностью измерений и допустимым отклонением измеряемых параметров, от начальных значений судят о наличии межвитковых повреждений. 5 ил.
Наверх