СПОСОБ СНЯТИЯ В СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ КРУГОВОЙ ДИАГРАММЫ РЕГУЛЯТОРА ПОД НАГРУЗКОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК H02P13/00 

Область техники

Изобретение относится к области диагностики силовых трансформаторов (СТ) в электроэнергетике, а именно к способу снятия круговой диаграммы регулятора напряжения под нагрузкой (РПН), подключенного к нейтрали СТ.

Оно может быть использовано в энергетике при комплексных обследованиях и пуско-наладочных работах, а также после проведения капитального ремонта СТ быстродействующего РПН, например, типа PC, PHOA и т.д.

Предлагается новый способ снятия круговой диаграммы РПН и устройство для его осуществления. Способ позволяет автоматически определить углы переключения контактов контактора посредством автоматизированной цифровой регистрации фазных токов СТ и углов поворота вала привода РПН, причем моменты переключения контактов контактора фиксируются в автоматическом режиме по началу кратковременного изменения токов в моменты коммутации во всех фазах обмотки трансформатора при их симметричном питании от источника постоянного напряжения. Одновременно способ также позволяет автоматически определить углы переключения контактов переключателя РПН.

Уровень техники

Известен способ и устройство для снятия круговой диаграммы РПН, подключенного к нейтрали СТ, позволяющий оценить правильность сочленения вертикальных валов привода и механизма переключения и точность сочленения переключателя с контактором путем медленного ручного вращения вала привода с одного положения РПН на другое положение и определения на слух моментов срабатывания контактов контактора по его щелчку, а также фиксировать на лимбе углы поворота выходного вала привода в моменты размыкания и замыкания контактов переключателя визуально по загоранию и погасанию сигнальных ламп (И.А.Якобсон. Наладка быстродействующих переключающих устройств силовых трансформаторов. М.: Энергия, 1985).

Известно также устройство, в котором моменты замыкания и размыкания контактов переключателей РПН осуществляются также визуально, но по стрелочному прибору. (Приходько В.М., Кравченко В.И., Приходько A.M. Универсальный прибор для оптимизации проверок силовых трехфазных трансформаторов. //Промышленная энергетика. №4. 1995. С.7-11).

К числу недостатков известного способа и устройства относятся ручная обработка измеряемых величин и невозможность автоматического протоколирования результатов измерений и формирования базы данных в электронном виде. Кроме того, процесс снятия круговой диаграммы трудоемок, так как для достаточно точного определения углов поворота вала необходимо медленное вращение рукоятки привода РПН. Точность измерения углов переключения контактов контактора и переключателей с помощью данного способа невысокая, так как моменты срабатывания контактов контактора и переключателей фиксируются на слух оператором соответственно по щелчку и визуально по загоранию сигнальных ламп при одновременной фиксации углов поворота вала визуально на лимбе, установленном на валу привода РПН.

Сущность изобретения

Задача изобретения - создание способа и устройства для его осуществления, позволяющего снимать круговую диаграмму в автоматическом режиме, увеличить точность измерения углов переключений контактов контактора и переключателей всех трех фаз при переводе РПН с одного на другое положение. Способ и устройство для его осуществления позволяют также устранить ручную обработку измеряемых величин и обеспечить возможность автоматизированного формирования базы данных в электронном виде.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в предлагаемом способе снятия круговой диаграммы переключения РПН, подключенного к нейтрали СТ, включающем определение углов переключений контактов контактора и переключателей при переводе РПН с одного на другое положение, выполняется автоматическая цифровая регистрация одновременно фазных токов СТ и угла поворота вала привода, причем моменты переключения контактов контактора фиксируются по началу кратковременного изменения токов во всех фазах обмотки СТ при их симметричном питании от источника постоянного напряжения.

Для реализации этого способа предложено устройство, в котором содержатся источник постоянного напряжения, датчик угла поворота вала с электронным выходом, блок активных сопротивлений, цифровой регистратор фазных токов обмотки СТ и углов поворота вала привода (ЦР), содержащий три канала измерения напряжения и общий аналоговый вывод, семь каналов измерения дискретных сигналов и другой общий вывод, один канал которого подключен к электронному выходу датчика угла поворота вала, а остальные шесть попарно присоединены в каждой фазе к узлам соединения - один к четным, а другой - к нечетным подвижным контактам переключателей и соответственно к левым и правым плечам контактов контактора и ветвей с токоограничивающим сопротивлением РПН соответствующей фазы трехфазного трансформатора, а отрицательный полюс источника постоянного напряжения соединен с первыми зажимами блока дополнительных активных сопротивлений и с общими дискретным и аналоговым выводами ЦР, а вторые зажимы блока активных сопротивлении подключены соответственно к трем выводам фаз высоковольтной обмотки СТ и аналоговым каналам измерения напряжения Ц Р, а положительный полюс источника постоянного напряжения имеет связь с общей точкой соединения левых и правых плеч контактов контактора каждой из фаз РПН, которая выведена в нейтраль СТ, причем ЦР позволяет определять момент работы переключения контактов контактора и переключателей всех фаз РПН со значениями угла вращения вала привода РПН по встроенной программе, а соединение шести каналов измерения дискретных сигналов цифрового регистратора к узлам соединения подвижных контактов переключателей левого и правого плеч контактов контактора и ветвей с токоограничивающим сопротивлением РПН каждой фазы трехфазного трансформатора осуществляется шестипроводным кабелем с маркированными выводами, соединение вторых зажимов блока активных сопротивлений и положительного полюса источника постоянного напряжения соответственно с тремя выводами обмотки СТ и его нейтралью выполнено четырехпроводным кабелем с расцветкой фаз.

Краткое описание

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для снятия круговой диаграммы переключения РПН, подключенного к нейтрали СТ.

Схема содержит источник постоянного напряжения - 1, цифровой регистратор - 2, содержащий три аналоговых канала измерения напряжение U_А, U_В, U_C и общий аналоговый вывод N_a, а также семь каналов измерения дискретных сигналов (D₁-D₇) с другим общим выводом N_d, шестипроводный кабель - 3, датчик угла поворота вала с электронным выходом - 4, блок активных сопротивлений - 5, четырехпроводный кабель - 6, испытуемый силовой трехфазный трансформатор с РПН - 7, содержащий контактор - 7.1.

На фиг.2 приведена круговая диаграмма всех трех фаз РПН типа РС-9 (зав. №5881), полученного при переключении РПН из нечетного положения в четное, трансформатора типа ТРДН-63000/220/10/10 (заводской №1411938), установленного на п/ст. "Абашево" филиала ОАО «Чувашэнерго» - Магистральные сети.

На фиг.3 приведена осциллограмма напряжения на зажимах блока активного сопротивления при переключении контактора РПН.

Раскрытие изобретения

Для снятии круговой диаграммы РПН, подключенного к нейтрали СТ, сливается трансформаторное масло из емкости контактора и вскрывается его бак, а также на вал привода регулятора устанавливается датчик угла поворота с электронным выходом.

Снятие круговой диаграммы РЛН по схеме, приведенной на фиг.1, производится следующим образом. Допустим привод РПН находится в исходном положении «3»: подвижные контакты П₂ переключателя четной ступени замыкают неподвижной контакт ответвления «2», а подвижные контакты П₁ переключателя замыкают неподвижный контакт ответвления «3». Контакты плеча К₁₁ и К₁₂ контактора замкнуты, а К₂₁ и К₂₂ разомкнуты (см. фиг.1). После включения источника постоянного напряжения - 1 в сеть питания по четырехпроводному кабелю - 6, сопротивлениям блока активных сопротивлений - 5 и фазам обмотки трехфазного трансформатора - 7 с РПН через замкнутое левое плечо переключателя ответвления «3» и по левому плечу контактора РПН - 7.1 через контакты К₁₁ каждой из фаз проходит ток. После того как переходный процесс установится, начинается снятие круговой диаграммы. В этом случае сначала размыкается подвижной контакт П₂ переключателя от неподвижного контакта ответвления «2» и, двигаясь в направлении высшей ступени, замыкает неподвижный контакт ответвления «4». Во время переключения П₂ на входе Д₂ ЦР происходит кратковременное понижение напряжения (обрывается цепь питания), вследствие чего в ЦР для этого канала напряжение U₀ сформируется равным «0» (см. кривые Uп_2A фиг.2), а затем при касании подвижного контакта переключателя к ответвлению «4» (цепь питания восстанавливается) обмотки СТ, выход канала примет свое прежнее значение U₀. Одновременно этот процесс наблюдается на других фазах: «В» и «С» и соответственно на входах D₄ и D₆ ЦР. По мере вращения привода в том же направлении срабатывает контактор - 7.1 и происходит размыкание главных контактов К_11Х и уменьшение тока в фазах обмотки (см. фиг.3, кривая напряжения между t₁ и t₂) за счет протекания тока через левые плечи контактов контактора К_12Х и токоограничивающие сопротивления R_1Х (фиг.1). При этом сигнал со вторых зажимов блока активных сопротивлений - 5 поступает на вход датчиков напряжения ЦР. В ЦР расчетным путем выявляется начало снижения тока фаз и формируется напряжение U₀ аналогового сигнала Uк_Х (где х - фазы «А», «В», «С»), то есть переход этого сигнала от «0» к U₀, момент которого совпадает с началом переключения контактов контактора РПН. По мере вращения привода происходит замыкание дугогасительных контактов правого плеча контактора К_22Х, размыкание дугогасительных контактов левого плеча контактора К_12Х и лишь затем замыкание главных контактов К_21Х - правого плеча контактора (фиг.1). Изменение значения U₀ аналогового сигнала Uк_Х на «0» происходит в момент времени t₄ (см. фиг.3) - начало увеличения тока в фазах обмотки СТ. Таким образом, осуществляется автоматическая регистрация моментов срабатывания левого и правого плеч контактов контактора РЛН.

Перечисленные сигналы (D₁÷D₆, Uк_Х) вместе с декретным сигналом D₇, снимаемым с электронного выхода датчика углов поворота, записываются в ЦР. Процесс снятия круговой диаграммы заканчивается после прекращения вращения вала. Далее в ЦР автоматически формируется круговая диаграмма.

Следует отметить, что при переключении с нечетного положения в четное положение ответвления РПН переключатель П₁ не принимает участие в коммутации и потому дискретным входам (D₁, D₃, D₅) в ЦР соответствует сигнал U₀ и формируется кривая, которая показана на фиг.2 (см. кривые Uп_1Х).

После снятия нескольких круговых диаграмм при переключении в направлении роста и уменьшения положения РПН данные с ЦР передаются в персональный компьютер, где используются многофункциональные возможности последнего.

Кроме того, в устройстве предусмотрена возможность автоматического анализа и сравнения полученных результатов измерения с нормируемыми значениями круговой диаграммы конкретного типа РПН. Для этой цели предусмотрена возможность передачи с персонального компьютера (ПК) в ЦР нормируемых значений круговой диаграммы конкретного типа РПН и их хранение. В цифровом регистраторе программно предусмотрен также перевод числа оборотов выходного вала привода РПН в угловые градусы, что удобно для РПН типа РНОА.

При отключении источника постоянного напряжения - 1 от питающей сети специальные защитные цепи не допускают обрыва тока в фазах обмотки трансформатора, тем самым ограничивают коммутационные перенапряжения, вызываемые отключением цепей с большой индуктивностью обмотки трансформатора.

Выводы шестипроводного кабеля - 3 имеют маркировку, а провода четырехпроводного кабеля - 6 имеют разную цветовую маркировку, что упрощает процесс сборки схемы присоединения в полевых условиях на подстанции. Кроме того, соединение предлагаемого устройства с испытуемым объектом с помощью длинных кабелей позволяет размещать рабочее место (где расположены цифровой регистратор и источник постоянного напряжения) для производства измерения на уровне земли в непосредственной близости от шкафа управления РПН, что исключает работы на высоте, в результате чего повышается безопасность при выполнении работ.

В качестве основных достоинств предложенного способа и устройства для его осуществления можно выделить увеличение точности измерения, сокращение времени для подготовки и осуществления процесса снятия круговой диаграммы, автоматизацию синхронизированной цифровой регистрации углов поворота выходного вала привода и моментов переключения контактов контактора и переключателей РПН. К числу достоинств данного способа и устройства для его осуществления также следует отнести автоматическую обработку измеряемых величин, протоколирование результатов измерений с выводом на печать, возможность создания базы данных в электронном виде.

Пример исполнения

Для определения параметров процесса переключения контактов контактора РПН типа РС-9 силового трехфазного трансформатора типа ТРДН-63000/220/10/10 используется четырехпроводный кабель длиной 10 метров и шестипроводный кабель 6 метров. Цифровой регистратор включает быстродействующий микропроцессор, энергонезависимую память на микросхеме AT45DB161 фирмы «Atmel», графический жидкокристаллический дисплей типа PG320240 производств фирмы «PowerTip», последовательный порт RS-232. Цепи, обеспечивающие непрерывность тока трехканального источника постоянного тока при отключении питания от сети, представляют собой три быстродействующих диода Шотки типа 1N5822, подключенных анодами к общему зажиму источника постоянного напряжения и катодами к его каналам. Источник постоянного напряжения обеспечивает одновременное регулирование по каналу выходного напряжения в диапазоне до 24 В и ограничивает токи на уровне не более 3 А. В качестве измерителя угла поворота вала с электронным выходом использован датчик типа «ЛИР-158».

Использование: для диагностики силовых трансформаторов. Технический результат заключается в автоматизации и повышении точности измерений. Согласно способу производят одновременную цифровую регистрацию фазных токов обмотки СТ и углов поворота вала привода, причем моменты переключения контактов контактора РПН фиксируют в автоматическом режиме по началу кратковременного изменения токов в моменты коммутации в фазах обмотки СТ при их симметричном питании от источника постоянного напряжения. Способ также позволяет автоматически сравнивать с нормируемыми значениями углы переключения контактов контактора и переключателей РПН. Устройство содержит источник постоянного напряжения, цифровой регистратор, соединительный шестипроводный кабель, датчик угла поворота вала, блок активных сопротивлений, четырехпроводный кабель. Изобретение может быть использовано в энергетике при комплексных обследованиях силовых трансформаторов, при пусконаладочных испытаниях и для диагностики неисправностей РПН. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ снятия круговой диаграммы переключения регулятора напряжения под нагрузкой (РПН), подключенного к нейтрали силового трансформатора (СТ), заключающийся в определении углов поворота вала в моменты переключения контактов контактора и переключателей при переводе РПН с одного на другое положение, отличающийся тем, что выполняется одновременная автоматическая цифровая регистрация фазных токов обмотки СТ и углов поворота вала привода, причем моменты переключения контактов контактора РПН фиксируются по началу кратковременного изменения токов в моменты коммутации во всех фазах обмотки СТ при их симметричном питании постоянным напряжением.2. Устройство для снятия круговой диаграммы переключения РПН, подключенного к нейтрали СТ, содержащее источник постоянного напряжения и узел визуального отсчета углов поворота вала привода РПН, отличающееся тем, что в него дополнительно последовательно с источником постоянного напряжения включен блок из трех одинаковых активных сопротивлений по числу фаз, а вместо узла визуального отсчета углов поворота вала применен датчик угла поворота вала с электронным выходом, подключенным к цифровому регистратору фазных токов обмотки СТ и углов поворота вала привода (ЦР), содержащему три аналоговых канала измерения напряжения и их общий вывод, семь каналов измерения дискретных сигналов и другой общий вывод, один дискретный канал которого подключен к электронному выходу датчика угла поворота вала, а остальные шесть попарно присоединены в каждой фазе к узлам соединения - один к четным, а другой к нечетным подвижным контактам переключателей и соответственно к левым и правым плечам контактов контактора и ветвей с токоограничивающим сопротивлением РПН каждой фазы трехфазного трансформатора, причем отрицательный полюс источника постоянного напряжения соединен с первыми зажимами блока дополнительных активных сопротивлений и с общими дискретным и аналоговым выводами блока датчиков напряжения и компараторов ЦР, а положительный полюс - с общей точкой соединения левых и правых плеч контактов контактора каждой из фаз РПН, которая выведена в нейтраль СТ, а вторые зажимы блока активных сопротивлений подключены соответственно к трем выводам фаз высоковольтной обмотки СТ и каналам измерения напряжения блока датчиков напряжения и компараторов ЦР.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в источник постоянного напряжения дополнительно включены ограничивающие перенапряжения защитные цепи.4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что соединение шести каналов измерения дискретных сигналов ЦР к узлам соединения - один к четным, а другой к нечетным подвижным контактам переключателей и соответственно к левым и правым плечам контактов контактора и ветвей с токоограничивающим сопротивлением РПН соответствующей фазы трехфазного трансформатора выполнено шестипроводным кабелем с маркированными выводами, а соединение вторых зажимов блока активного сопротивления и отрицательного полюса источника постоянного напряжения соответственно с тремя выводами обмотки СТ и его нейтралью выполнено четырехпроводным кабелем с расцветкой фаз.