Способ контроля состояния обмоток трансформатора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 742750 ЕТЕНИЯ ническии инсти яжении нтролятвенно С"й итоВ в атора(1) обмот е и ток М Оч сс ных паерения ые мочениях ния (1). ра кон- змерере или же исГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 4847370/21 (22) 11,05.90 (46) 23.06,92, Бюл, М (71) Кировский полит (72) А,М,Гиновкер (53) 621.317 (088,8)(56) Авторское свидет М 1622842, кл, 6 01 В (54) СПОСОБ КОНТР МОТОК ТРАНСФОРМ ельство СССР31/02, 17,02.89.ОЛЯ СОСТОЯНИЯ ОБ- АТОРА Изобретение о 1 носится к электрическим измерениям и предназначено для использования при эксплуатации силовых трансформаторов в энергосистемах, при заводских испытаниях, а также в различных системах измерений параметров, защиты и автоматики трансформаторов.Целью изобретения является повышение достоверности контроля путем обеспечения стабильности измерений трансформатора под нагрузкой,В качестве параметра контроля принимают полное сопротивление рассеяния Е трансформатора, если для контролируемого трансформатора справедливо соотношение Х Я, где Х - индуктивное, а В - активное сопротивления обмоток.В противном случае, а акже при искажении формы кривой напряже:,ия или тока в качестве параметров контроля принимают индуктивности рассеянияи активные сопротивления В обмоток, что повышает точность способа. Измеряют напряжения и токи всех обмоток контролируемого трансформатора. В зависимости от выбранного параметра контроля измеряют действую(57) Использование: в области контрольноизмерительной техники. при контроле трансформаторов без их вывода из эксплуатации. Сущность изобретения: устройство для осуществления способа контролирует 3 обмотки (1, 2, 3) и содержит 1 блок обработки информации (4), 3 трансформатора тока (57), 3 трансформатора напряжения (810), 3 блока измерения температуры (1113),1-5-4, -8-4. 11-4; 12-4: 3-7-4; 3-10-4;13-4; 2-6; 2-9-4; 5-4; 6-4. 1 ил,щие или мгновенные значения нап и токов.Пусть в качестве параметра к используют Е и измерения соответ действующих значений напряжен вУхобмоточного трансфор2 = 11+ 2 -2напряжение и ток перво Для д м01- 0где 01, 1 - йки,02, 12 - приведенные напряженивторой обмотки;Е 1, Л 2 - полные сопротивления рния первой и второй обмоток.Для определения двух неизвестраметров Е 1 и Е 2 производят два измнапряжений и токов в фиксированнменты времени при различных зна01, 02, 11, 12, Получают два уравнеОпределяют параметр контроля:2 = 21+ 22. Затем определяют Л-Югде 2 з - эталонное значение параметтроля, определяемое предыдущими иниями на исправном трансформатопо паспортным данным. Можно такпользовать сопротивление двух фаз трансформатора.Измеряют также частоту напряжения. Если частота 1 в момент измерения напряжений и токов отличается от частоты 1 э, при которой определены эталонные значения параметров контроля, то параметр контроля определяют по формуле 2 = (21+ 22)1/Ь. (2) В зависимости от измеряемых напряжений и токов возможно определение фазных или линейных значений параметров контроля,С учетом наличия устройств регулирования напряжения параметры контроля определяются при работе на одном и том же ответвлении от обмотки,При использовании в качестве параметров контроля индуктивности рассеянияи активного сопротивления В уравнение (1) для мгновенных значений напряжений и токов имеет вид 01-02=1 Й 1+1 +2 В г + 1- г . (3)Для определения четырех неизвестных параметров В 1,1, В 2,2 производят четыре измерения в фиксированные моменты времени; а параметры контроля определяют по выражениямЛ =(1+2) - Ь,ЛЙ = (Й 1+ В 2) - Йэ, гдеэ, Йэ - эталонные значения параметров контроля, определенные как указано выше,Для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов возможно использование параметров контроля (как изложено выше), в частности1 301- Ог =121 + 2 2 г, 01-Оз = 121+ з 2 з(4) 02 - 03 = 12 22 + 13 23 или Л 012 = 121+ 2 22, ЛО 1 з = 121+ 32 з ЛО 23 = 2 22 + 323, откуда ЬО 12+ЛО 13 ЬО 2321 22 ЛО 12+ЛО 23 - ЛО 1321ЬО 13 + ЛО 23 - ЛО 1223 2 з и параметров контроля Л 212 =(21+2 г) -(21+22), Ь 223 = (22 + 23 ) - (22 + 23 )э, Ь 21 з =(21+ 2 з) -(21+ 2 з)э Аналогично для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов можно использовать параметры контроляи В,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Все указанные выше измерения напряжений и токов обмоток контролируемого трансформатора независимо от принятых параметров контроля производят одновременно в фиксированные моменты времени. Это позволяет получить совместную систему уравнений для определения значений параметров контроля вида (1), (3), (4) и уменьшить влияние погрешностей измерения напряжений и токов. Так, измерения мгновенных значений напряжений и токов производят при одних и тех же определенных значениях их фазовых углов, напримеро90, что уменьшает влияние фазовых погрешностей измерительных трансформаторов и повышает стабильность измерений,Одновременно с напряжениями и токами обмоток измеряют температуры окражающей измерительные трансформаторы и контрольные кабели средь 1 и частоту напряжения сети,Измеренные значения напряжений обмоток б, токов обмоток ь температур окружающей среды Т и частоты напряжения 1 сравнивают соответственно со значениями напряжений обмоток Оэ, токов обмоток э, температур окружающей среды Тэ и частоты напряжения сети 1 э, при которых ранее определены эталонные значения параметров контроля.При одновременном выполнении условийО-Оь дц,1-1 эд,-эд,Т-Тьдт,э"ггде Оь ь Т, т - измеряемые значения соответственно напряжений обмоток, токов обмоток, температур окружающей среды и частоты напряжения сети;= 1, 2, , - индекс, соответствующий обмотке трансформатора;Оэ, э, Тэ, б - значения соответственно напряжений обмоток, токов обмоток, температур окружающей среды и частоты сети, при которых ранее определены эталонные значения параметров контроляд ц, д 1;, д т д- заданные значения допустимых при определении параметров контроля отклонений измеряемых величин;у - .заданное значение тока 1-й обмотки, определяют параметры контроля по уравнениям (1), (3) или (4). Величины отклонений о и величин а у задают исходя изхарактеристик и параметров конкретных измерительных трансформаторов и контрольных кабелей так, чтобы обеспечить максимально возможную нестабильностьпараметров контроля из-за изменений погрешностей измерительных цепей в пределах, меньших, чем значимые отклоненияпараметров контроля и от эталонных.Выполнение условия 1 эупозволяет 5увеличить в выражениях (1), (2), (4) величинувида (О 1- 02). При этом уменьшается влияние изменения погрешностей измерениянапряжений 01, что способствует обеспечению стабильности измерений, Не учитываются изменения погрешностейизмерительных трансформаторов от изменения величины и фазы сопротивления нагрузки, поскольку в эксплуатации нагрузкаизмерительных трансформаторов практически постоянна.Выполнение условий 1 О-Йэ 1 1д ц,-э 1 д 1; обеспечивается наличиеми соблюдением графика напряжений на шинах электростанций и подстанций и графика 20нагрузки. При этом практически одинаковые значения напряжений и токов повторяются обычно не реже, чем один раэ в сутки,Возможна также подгонка напряжений О итоков 1 персоналом. 25Изменения частоты около номинального значения в энергосистеме происходит непрерывно, что в гечение временипроведения измерений обеспечивает выполнение условий 11- 1 э 1 д . 30Падения напряжений в измерительныхцепях определяются в основном активнымисопротивлениями этих цепей, т,е. измерительных трансформаторов и кабелей, и зависят от их температур. Температура, в 35свою очередь, зависит от температуры окружающей среды и превышения температуры,определяемого нагрузкой, Поскольку нагрузка измерительных трансформаторовпрактически постоянна, падения напряжений в измерительных цепях определяютсятолько температурами окружающей среды.Выполнение условия 1 Т -Тэ 1д т достигается путем определения эталонных параметров контроля при всех возможных вэксплуатации температурах окружающейсреды, взятых с интервалом, например,510 О. Для этого достаточно провести определение эталонных параметров в течениепериода наладки - первого полугода эксплуатации (например, с января по июнь), охватив тем самым весь возможный диапазонтемператур,Возможен также косвенный учет условий 1 Т-Тэ 1 дт; путемизмерениятемператур Т и соответствующей им коррекциивеличин О и 1 для учета изменений сопротивлений измерительных цепей. На чертеже показана схема устройствадля осуществления предлагаемого способа.Устройство установлено на силовомтрехобмоточном трансформаторе и контролирует состояние его обмоток 1 - 3.Устройство содержит блок 4 обработкиинформации, к входам которого присоединены кабелями измерительные трансформаторы 5 - 7 тока и измерительныетрансформаторы 8 - 10 напряжения, блоки11 - 13 измерения температур окружающейизмерительные цепи обмоток 1 - 3 среды.Блок 4 обработки информации осуществляет масштабирование входных сигналов,их преобразование и фильтрацию, проверяетусловия 1 О- Оэ 1до, 11-1 гэ д 1;,1 1 - эди при их одновременном выполнении вырабатывает сигнал на одновременное измерение напряжений Оь токов 1; ичастоты 1,Измеренные значения 01, 11, 1 обрабатываются блоком 4 в соответствии с одним извыражений (1), (3), (4) с учетом, при необходимости, формулы (2), и определяются соответствующие параметры контроля, Затем изопределенных ранее, в период наладки, эталонных значений параметров контроля выбирают те, которые определены притемпературах Тэ, удовлетворяющих условию Т - Тэд т;, Сравнивая их с вновьопределенными параметрами контроля, определяют отклонения, характеризующие состояние обмоток.В простейшем случае все элементы бло.ка 4 обработки информации выполнены насерийно выпускаемых аналоговых и цифровых интегральных схемах, например 153,155, 52 1 серии, и цифровых измерител ьн ы:приборах В 7-16 А, Ф. При этом отображение информации на выходе блока 4 производится знакосинтезирующимииндикаторами, входящими в состав указанных приборов, или цифропечатающим механизмом, подключенным к их выводаПараметры контроля и их отклонения от эталонных значений с учетом условия 1 Т - Т;э.д т; определяются персоналом на основезначений О;, 1;, 1, Т;, полученных с выходаблока 4 обработки информации.Более удобно в эксплуатации выполнение блока 4 обработки информации в видемикропроцессорной системы на основе, например, микросхем 1113, 580 серии или контроллера К 1-20. При этом с выхода блока 4обработки информации персоналом считываются непосредственно значения отклонений параметров контроля от эталонных.Возможен также ввод этих значений в АСУТП злектростанции или подстанции для накопления и анализа информации,Блок 4 обработки информации можетвыполняться передвижным или стационарным в виде системы, контролирующей несколько трансформаторов, Используютсерийно выпускаемые трансформаторы тока 5 - 7 и напряжения 8 - 10, например, типовТПЛ, ТФКН, ЗНОМ, НКФ, В качестве блоков11 - 13 измерения температур окружающейсреды можно применять приборы, например, типа Ф,Способ осуществляют следующим образом,Контролируют состояние обмоток силового двухобмоточногс трансформатораТДЦ, устансвленного в блоке сгенератором ТВФна ТЭЦ, Параметрытрансформатора; О =. 121 кВ, О 2 = 6,3 кВ, 11.0.382 кА, Х = 19,2 Ом, Р = 0,71 Ом,В качестве параметра контроля принятосопротивление рассеяния Л трансформатора, Измеряю действующие значения напряжений/1 и О 2, тока 11,Ток холостого хода трансформатора непревышает 0,6% и благодаря условиямО;- Оэ 1 до. 1-1 э 1д 11- 1 эд,1 Т, - Тэ 1дг; практически не изменяетсяв процессе измерений, Позтому без ущербадля стабильности методической погрешности измесений можно принять11 = 12Тогда из выражения (1) параметр контроляЛ -1 О 1 - О 211определяют на основании одного измерения значений О 1, О 2, 11,Для измерения напряжения О 1 и тока 1используют трансформатор напояженияНКФи трансформатор тока ТФНК,установленные на ОРУкВ. Для измерения О 2 используют трансформатор ЗНОМб, установленный в машзале ТЭЦ (всеизмерительные трансформаторы класса0,5).При измерении получено;О 1 = 116,0 кВ, О 2 = 6,600 кВ, О 2 = 126,8кВ, 11 = 0,325 кА.Тогда Е = 19,21 Ом,В соответствии с графиком на шинахОРУкВ поддерживается в рабочие днинапряжение 117 - 118 кВ, на выводах генератора - напряжение 6,5 - б,б кВ, Нагрузка0,320 - 0,330 кА, частота в сети 49,9 - 50,1 Гц,Тогда условия 1 О;-Оьд О;, 11-1 ь 1":.д 1;, 11- э 1д Г, Т - Тэ 1д т можнопринять следующими:1 О 1- О 1 э1 кВ,1 О 2 - 02 э 10,1 кВ,111-11 э 1 0,01 кА,1 Х-Хэ 10,2 Гц,1 Т-Тэ5 С,5 110,320 кА,При достаточном времени измерений(например, 1 ч) условия будут выполняться впроцессе измерений за счет естесвенныхколебаний напряжений и токов без специ 10 альной подгонки их персоналом,Возможная нестабильность параметраконтроля за счет изменения инструментальных погрешностей измерительных цепел иприборов может быть рассчитана следую 15 щим образом,Изменение погрешности каждоготрансформатора напряжения и трансформатора тока составляет около 0,01% на 10,изменения их первичного напряжения и то 20 ка, Изменение температур окружающейсреды на 5 приводит к изменению погрешностей измерительных трансформаторов на0,005%. При допустимой потере напряжения в измерительных кабелях от трансфор 25 маторов напряжения до приборов 0,5%-ноеизменение температур окружающей средына 5 приводит к изменению потери напряжения в кабелях на 0,01%.Изменение частоты сети в указанных30 выше пределах не дает заметного изменения погрешностей. Погрешности приборов,измеряющих напряжение и ток, при выполнении условий, указанных выше, практически не изменяются, В наиболее тяжелом35 случае, когда все изменения погрешностейобоих трансформаторов напряжения арифметически суммируются, получают результирующее изменение погрешностиизмерения напряжений, равное40 (0,01 + 0,005+ 0,01) 2 = 0,05%,или, приблизительно, 0,05 кВ.По отношению к разности напряжений1 О 1 - О 2 1 = 10,79 кВ,зта результирующая относительная погреш 45 ность составит 0,55%, С учетом измененияпогрешности измерения тока нестабильность параметра контроля 2 составит не бс 0 58%Таким образом, можно считать, что инс 50 трументальная погрешность способа приуказанных условиях не превышает 1%. Тогда отклонение значения параметра контроля Е более чем на 2% от зталонногозначения указывает на наличие опасных де 55 формаций обмоток, что ссотьетствует известкой методике.Стабильность измерений поз.:шается суменьшением значений д в выражениях1 О- Оэ 1д О,11-1 э5 1;, 1 г- эд г1742750 10 Составитель С.РадзевичРедактор Г,Бельская Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид аказ 2283 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ГКНТ СССР ент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 водствен но-издательский комбинатт - тэд т;, что может достигаться путем, подгонки напряжений и токов персоналом, в частности, за счет изменения реактивной мощности.Для уменьшения влияния случайных погрешностей на достоверность определения деформаций обмоток измерения и определение параметров контроля производятся многократно с последующей статической обработкой результатов, Так, например, в течение часа можно произвести 10 - 20 измерений.Применение способа возможно на любом трансформаторе и особенно целесообразно на наиболее мощных и ответственных трансформаторах для повышения надежности работы энергосистем,Изобретение обеспечивает проведение контроля состояния обмоток под нагрузкой, что позволяет избежать отключения трансформатора для проведения измерений и связанного с ним ущерба. Достоверный периодический контроль состояния обмоток дает возможность не производить аварийных отключений трансформатора, уменьшить затраты на ремонт, избежать ущерба от недоотпуска или недовыработки энергии. Формула изобретенияСпособ контроля состояния обмоток трансформатора, включающий одновременные измерения напряжений и токов каждой обмотки при ограниченной нагрузке трансформатора в фиксированные моменты времени, определение значений параметровконтроля и их отклонений от эталонныхзначений параметров контроля, о т л и ч а ю 5 щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, одновременно с измерением напряжений и токов обмотокдополнительно измеряют частоту напряжения сети и температуру окружающей среды,10 а значения параметров контроля определяют при одновременном выполнении условийО- Оэдц,1-;,дэ д 1,Т-Тэдт1 э 7где О, 1, Т, 1 - измеряемые значения соответственно напряжений обмоток, токов обмоток, температур окружающей среды ичастоты напряжения сети;1 = 1, 2- индекс, соответствующийобмотке трансформатора:Оэ, 1 э, Тэ э значения соответственнонапряжений обмоток, токов обмоток, температур окружающей среды и частоты сети,при которых ранее определены эталонныезначения параметров контроля;д.1, д 11, д т, д- заданные значениядопустимых при определении параметровконтроля отклонений измеряемых величин,у - заданное значение тока -й обмотки,