RU2714532C1 - Differential method of detecting coil short circuits in a three-phase transformer - Google Patents
Differential method of detecting coil short circuits in a three-phase transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714532C1 RU2714532C1 RU2019114855A RU2019114855A RU2714532C1 RU 2714532 C1 RU2714532 C1 RU 2714532C1 RU 2019114855 A RU2019114855 A RU 2019114855A RU 2019114855 A RU2019114855 A RU 2019114855A RU 2714532 C1 RU2714532 C1 RU 2714532C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- measuring
- measuring windings
- winding
- phase transformer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и может быть использовано для обнаружения межвитковых замыканий в обмотках трехфазных трансформаторов.The invention relates to electrical engineering, in particular to relay protection, and can be used to detect interturn short circuits in the windings of three-phase transformers.
Дифференциальные способы основаны на суммировании двух или более величин, когда в результате суммирования в нормальном, не поврежденном режиме, сумма величин равна нулю. При появлении повреждения, в сумме возникает отличное от нуля значение, которое связано с тяжестью повреждения.Differential methods are based on the summation of two or more quantities, when as a result of the summation in the normal, not damaged mode, the sum of the quantities is equal to zero. When damage occurs, in total, a non-zero value occurs, which is associated with the severity of the damage.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является поперечная дифференциальная защита, которая применяется для релейной защиты параллельных линий, имеющих одинаковое сопротивление, и основывается на сравнении значений и фаз токов, протекающих по линиям. При нормальном режиме токи равны, а в случае короткого замыкании на одной из линий равенство нарушается [Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем: Учеб. Пособие для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 341 с]. При равенстве токов, если вычесть ток одной линии от тока другой линии, в результате получим нулевое значение. В случае короткого замыкании на одной из линий равенство токов двух линий нарушается, и результат вычитания тока одной линии из тока другой линии будет не нулевым, и будет равен току короткого замыкания на одной из параллельных линий.Closest to the proposed technical solution is the transverse differential protection, which is used for relay protection of parallel lines having the same resistance, and is based on a comparison of the values and phases of the currents flowing along the lines. In normal mode, the currents are equal, and in the event of a short circuit on one of the lines, the equality is violated [Chernobrovov N.V., Semenov V.A. Relay protection of energy systems: Textbook. Manual for technical schools. - M .: Energoatomizdat, 1998. - 341 s]. If the currents are equal, if we subtract the current of one line from the current of another line, as a result we get a zero value. In the event of a short circuit on one of the lines, the equality of the currents of the two lines is violated, and the result of subtracting the current of one line from the current of the other line will not be zero, and will be equal to the short circuit current on one of the parallel lines.
Недостатком прототипа является то, что, хотя в трехфазном трансформаторе имеются три фазных обмотки, имеющих одинаковые характеристики, принцип работы трансформатора отличается принципа работы линий электропередачи, и напрямую принцип поперечной дифференциальной защиты не применим к трансформаторам.The disadvantage of the prototype is that, although a three-phase transformer has three phase windings that have the same characteristics, the principle of operation of the transformer differs from the principle of operation of power lines, and the principle of transverse differential protection is not directly applicable to transformers.
Задачей изобретения является создание нового метода обнаружения витковых замыканий в фазах трехфазных трансформаторов.The objective of the invention is to create a new method for detecting coil faults in the phases of three-phase transformers.
Техническим результатом является применение дифференциального способа к обнаружению витковых замыканий в трехфазном трансформаторе.The technical result is the application of a differential method for the detection of coil faults in a three-phase transformer.
Технический результат достигается тем, что в дифференциальном способе обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе, согласно настоящему изобретению, одну обмотку трехфазного трансформатора используют в качестве питающей обмотки, к которой подключают источник переменного напряжения с известными характеристиками, две другие обмотки, имеющие одно номинальное значение напряжения, используют в качестве измерительных обмоток, и используют для обнаружения в данных обмотках наличия витковых замыканий, измерительные обмотки трехфазного трансформатора соединяют таким образом, что магнитные потоки в сердечниках измерительных обмоток, создаваемые током в питающей обмотке, направлены в одном направлении, при этом начала измерительных обмоток соединяют вместе, два конца двух измерительных обмоток соединяют соответственно с двумя входами датчика переменного напряжения либо тока, при этом выход датчика переменного тока соединяют с точкой соединения двух измерительных обмоток, и по показаниям датчика, по сравнению с известными значениями напряжения источника переменного напряжения, судят о наличии или отсутствии витковых замыканий в измерительных обмотках.The technical result is achieved in that in the differential method for detecting windings in a three-phase transformer, according to the present invention, one winding of a three-phase transformer is used as a supply winding, to which an AC voltage source with known characteristics is connected, two other windings having one voltage rating, used as measuring windings, and used to detect the presence of coil faults in these windings, measuring windings a three-phase transformer is connected in such a way that the magnetic fluxes in the cores of the measuring windings generated by the current in the supply winding are directed in one direction, while the beginning of the measuring windings are connected together, the two ends of the two measuring windings are connected respectively to the two inputs of the AC voltage or current sensor, at this output of the AC sensor is connected to the connection point of the two measuring windings, and according to the sensor, compared with the known values of the source voltage alternating voltage, judge the presence or absence of coil circuits in the measuring windings.
На фиг. 1, 2 представлена схема соединений обмоток трехфазного трансформатора, которая иллюстрирует предлагаемый дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе. При этом на фиг. 1 представлена схема, в которой измеряют разность напряжений, на фиг. 2 представлена схема, в которой измеряют разность токов. Цифрами на фиг. 1, 2 обозначены:In FIG. 1, 2 shows a connection diagram of the windings of a three-phase transformer, which illustrates the proposed differential method for detecting coil faults in a three-phase transformer. Moreover, in FIG. 1 is a diagram in which a voltage difference is measured; FIG. 2 is a diagram in which a current difference is measured. The numbers in FIG. 1, 2 are indicated:
1 - измеряемый трехфазный трансформатор, имеющий три фазные обмотки 2, 3, 4 на высокой стороне, три фазные обмотки 5, 6, 7на низкой стороне;1 is a measured three-phase transformer having three
3 -фазная обмотка, выбранная в качестве питающей обмотки;3-phase winding selected as the supply winding;
5, 7- фазные обмотки, выбранные в качестве измерительных обмоток;5, 7-phase windings selected as measuring windings;
8 - источник переменного напряжения с известными характеристиками;8 - source of alternating voltage with known characteristics;
9 - датчик переменного напряжения;9 - AC voltage sensor;
10, 11 - два конца двух измерительных обмоток 5, 7;10, 11 - two ends of two measuring
12,13 - два начала двух измерительных обмоток 5, 7; 14 -точка соединения двух измерительных обмоток 5, 7;12,13 - two beginnings of two measuring
15 - датчик, переменного тока.15 - sensor, alternating current.
Для работы предлагаемого дифференциального способа обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе одна из обмоток трехфазного трансформатора выбирается в качестве питающей. При этом для двух обмоточного трехфазного трансформатора имеется шесть вариантов выбора питающей обмотки (фиг. 1): 2, 3, 4, 5, 6, 7. Для трех обмоточного трехфазного трансформатора вариантов выбора питающей обмотки будет девять, и предлагаемый дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе применим и к трех обмоточным трансформаторам. На фиг. 1, 2 в качестве питающей обмотки выбрана обмотка 3. Две другие обмотки, выбранные с одной (высокой или низкой) стороны трехфазного трансформатора, и имеющие одно номинальное значение напряжения, могут быть выбраны в качестве измерительных обмоток, поскольку будут иметь идентичные характеристики, и подходят для применения дифференциального метода. На фиг. 1 в качестве измерительных обмоток выбраны обмотки 5и 7.For the proposed differential method for detecting coil faults in a three-phase transformer, one of the windings of the three-phase transformer is selected as the supply. At the same time, for two winding three-phase transformer there are six options for selecting the supply winding (Fig. 1): 2, 3, 4, 5, 6, 7. For three winding three-phase transformer there are nine options for choosing the supply winding, and the proposed differential method for detecting windings in a three-phase transformer it is applicable to three winding transformers. In FIG. 1, 2, winding 3 is selected as the supply winding. Two other windings, selected on one (high or low) side of a three-phase transformer, and having the same voltage rating, can be selected as measuring windings, since they will have identical characteristics, and are suitable for applying the differential method. In FIG. 1,
Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе заключается в следующем.The differential method for detecting coil faults in a three-phase transformer is as follows.
- На питающую обмотку 3 измеряемого трехфазного трансформатора 1 от источника переменного напряжения 8 подается синусоидальный ток или напряжение, промышленной частоты. Таким образом во всех трех фазных сердечниках измеряемого трехфазного трансформатора 1 создается переменный магнитный поток.- A sinusoidal current or voltage of industrial frequency is supplied to the supply winding 3 of the measured three-phase transformer 1 from the
- Данный магнитный поток создает электродвижущую силу (ЭДС) в витках всех остальных обмоток измеряемого трехфазного трансформатора 1.- This magnetic flux creates an electromotive force (EMF) in the turns of all other windings of the measured three-phase transformer 1.
- При отсутствии витковых замыканий в измерительных обмотках 5, 7, которые имеют одно номинальное значение напряжения, благодаря идентичности характеристик измерительных обмоток 5, 7,будут создаваться одинаковые ЭДС.- In the absence of coil faults in the
- При встречном соединении измерительных обмоток 5, 7, таким образом, что магнитные потоки в сердечниках измерительных обмоток, создаваемые током в питающей обмотке, направлены в одном направлении, начала измерительных обмоток 12, 13 соединяются вместе, разность потенциалов между двумя концами 10, 11 измерительных обмоток будет нулевой.- In the opposite connection of the
- Для измерения разности потенциалов между концами 10, 11 измерительных обмоток 5, 7 к ним присоединяется датчик переменного напряжения 9, который в отсутствии витковых замыканий в измерительных обмотках 5, 7 покажет нулевые значения.- To measure the potential difference between the
- Таким образом, при отсутствии витковых замыканий в измерительных обмотках 5, 7, показания датчика переменного напряжения 9 будут нулевыми.- Thus, in the absence of coil faults in the measuring
- При наличии виткового замыкания в измерительной обмотке 5, ЭДС измерительной обмотки 5 будет меньше ЭДС измерительной обмотки 7, поскольку часть витков в измерительной обмотке 5 будет замкнута витковым замыканием, и оставшаяся часть витков в измерительной обмотке 5 будет меньше, чем количество витков в измерительной обмотке 7. Соответственно датчик переменного напряжения 9 покажет величину напряжения, которая приходится на витковые замыкания в измерительной обмотке 5. По величине измеренного напряжения, относительно величины напряжения, подаваемого источником напряжения 8, можно оценить количество витков в витковом замыкании, относительно общего количества витков в измерительной обмотке 5. По фазе переменного напряжения, измеренного датчиком переменного напряжения 9, относительно фазы переменного напряжения источника переменного напряжения 8 определяют, в какой из двух измерительных обмоток 5 или 7 имеются витковые замыкания.- If there is a short circuit in the measuring winding 5, the EMF of the measuring winding 5 will be less than the EMF of the measuring winding 7, since part of the turns in the measuring winding 5 will be closed by a short circuit, and the remaining part of the turns in the measuring winding 5 will be less than the number of turns in the measuring winding 7. Accordingly, the
- При использовании вместо датчика переменного напряжения датчика переменного тока 15 для измерения разности токов измерительных обмоток 5, 7, два входа датчика переменного тока 15 соединяется с концами 10, 11 измерительных обмоток 5, 7, выход датчика переменного тока 15 соединяется с точкой 14 соединения двух начал 12, 13 измерительных обмоток 5, 7. При этом обе измерительные обмотки 5, 7 оказываются замкнуты на датчик переменного тока 15, который измеряет разность токов, протекающих по измерительным обмоткам 5, 7. При этом датчик переменного тока 15 в отсутствии витковых замыканий в измерительных обмотках 5, 7 покажет нулевые значения, поскольку обмотки 5, 7 имеют идентичные характеристики.- When using instead of an alternating voltage sensor an alternating
- При наличии виткового замыкания в измерительной обмотке 5, ток измерительной обмотки 5 будет распределяться между витковым замыканием в измерительной обмотке 5, и оставшимися витками измерительной обмотки 5. Таким образом ток, который создают оставшиеся витки измерительной обмотки 5 в датчике переменного тока 15, будет меньше тока, который создает измерительная обмотка 7. Соответственно датчик переменного тока 15 покажет величину тока, которая приходится на витковые замыкания в измерительной обмотке 4. По фазе переменного тока, измеренного датчиком переменного тока 15, относительно фазы переменного напряжения источника переменного напряжения 8 определяют, в какой из двух измерительных обмоток 5 или 7 имеются витковые замыкания.- If there is a short circuit in the measuring winding 5, the current of the measuring winding 5 will be distributed between the short circuit in the measuring winding 5 and the remaining turns of the measuring winding 5. Thus, the current generated by the remaining turns of the measuring winding 5 in the
Таким образом, ненулевые показания датчика переменного напряжения 9 или датчика переменного тока 15 сигнализируют о наличии витковых замыканий в трансформаторе. По величине измеренного тока или напряжения судят о свойствах виткового замыкания, о тяжести повреждения трансформатора.Thus, non-zero readings of the
Измерительные обмотки 5, 7 уже непосредственно после изготовления трансформатора могут иметь неидентичные свойства. Поэтому для повышения чувствительности предлагаемого дифференциального способа обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе, необходимо уже на новом трансформаторе провести измерения данным способом, и записать в паспорт нового трансформатора токи и напряжения небаланса, которые возникают из неидентичных свойств фазных обмоток трансформатора. В дальнейшем, при плановой проверке трансформатора предлагаемым способом, при измерениях необходимо учитывать паспортные значения токов и напряжений небаланса.Measuring
Таким образом, предлагаемый дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе позволяет обнаружить витковые замыкания в обмотках трехфазного трансформатора, оценить тяжесть повреждения трансформатора.Thus, the proposed differential method for detecting coil faults in a three-phase transformer allows to detect coil faults in the windings of a three-phase transformer, to assess the severity of damage to the transformer.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114855A RU2714532C1 (en) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | Differential method of detecting coil short circuits in a three-phase transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114855A RU2714532C1 (en) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | Differential method of detecting coil short circuits in a three-phase transformer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2714532C1 true RU2714532C1 (en) | 2020-02-18 |
Family
ID=69625857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019114855A RU2714532C1 (en) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | Differential method of detecting coil short circuits in a three-phase transformer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714532C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5276402A (en) * | 1992-02-28 | 1994-01-04 | Hipotronics, Inc. | Three-phase transformer testing method and system |
RU2336535C1 (en) * | 2007-03-15 | 2008-10-20 | ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Method diagnostics of induction windings |
RU2388004C1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Method for diagnostics of inductive windings |
CN104076227A (en) * | 2014-07-15 | 2014-10-01 | 国家电网公司 | Three-phase three-winding transformer fault area diagnostic method |
RU2645811C1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-02-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method for identification of winding short circuits in windings of three-phase transformers |
-
2019
- 2019-05-14 RU RU2019114855A patent/RU2714532C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5276402A (en) * | 1992-02-28 | 1994-01-04 | Hipotronics, Inc. | Three-phase transformer testing method and system |
RU2336535C1 (en) * | 2007-03-15 | 2008-10-20 | ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Method diagnostics of induction windings |
RU2388004C1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Method for diagnostics of inductive windings |
CN104076227A (en) * | 2014-07-15 | 2014-10-01 | 国家电网公司 | Three-phase three-winding transformer fault area diagnostic method |
RU2645811C1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-02-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method for identification of winding short circuits in windings of three-phase transformers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102395891B (en) | Method and device for the isolation monitoring of an it network | |
Tallam et al. | A survey of methods for detection of stator-related faults in induction machines | |
JP5646237B2 (en) | Residual magnetic flux estimation method and residual magnetic flux estimation device for transformer | |
Oliveira et al. | Comparing power transformer turn-to-turn faults protection methods: negative sequence component versus space-vector algorithms | |
Sottile et al. | Condition monitoring of stator windings in induction motors. II. Experimental investigation of voltage mismatch detectors | |
CN101507072A (en) | Ground fault detection | |
Mostafaei et al. | Turn‐to‐turn fault monitoring methods in electrical power transformers—State of the art | |
CN103823201B (en) | Method for checking current transformers for differential protection | |
Athikessavan et al. | Inter-turn fault detection of dry-type transformers using core-leakage fluxes | |
Suslov et al. | Smart Grid: A new way of receiving primary information on electric power system state | |
US20120229144A1 (en) | Electric rotating machine | |
Khan et al. | New algorithm for the protection of delta‐hexagonal phase shifting transformer | |
Bhide et al. | Detection of inter-turn fault in transformers at incipient level | |
Wiszniewski et al. | New algorithms for power transformer inter-turn fault protection | |
RU2645811C1 (en) | Method for identification of winding short circuits in windings of three-phase transformers | |
RU2714532C1 (en) | Differential method of detecting coil short circuits in a three-phase transformer | |
Hunt | Impact of CT errors on protective relays-Case studies and analysis | |
Cabanas et al. | Insulation fault diagnosis in high voltage power transformers by means of leakage flux analysis | |
JPH11304870A (en) | Method for confirming polarity of tertiary winding of meter current transformer, and testing method for ground protective relay using the same | |
Stojčić et al. | Increasing sensitivity of stator winding short circuit fault indicator in inverter fed induction machines | |
KR101330804B1 (en) | Fault detect apparatus for three phase alternating-current motor and method thereof | |
JP5221238B2 (en) | Reactive power compensator ground fault detector | |
Redondo et al. | Turn-to-turn fault protection technique for synchronous machines without additional voltage transformers | |
Ivanov et al. | Impact of electromagnetic and optical cts on transformer differential protection during transformer re-energization | |
Gopalakrishna et al. | Design margin for short circuit withstand capability in large power transformers |