Устройство для защиты от перегрузки обмотки электрического аппарата Советский патент 1986 года по МПК H02H7/04 

i

Изобретение относится к устройствам для защиты электрических аппаратов, имеющих обмотки, погруженные в охлаждающее масло, например силовые трансформаторы, реакторы от перегрузок, приводящих к превышению температуры изоляции обмоток над нормируемым значением,, и инди- |кации температуры изоляции обмоток IB процессе эксплуатации.

Цель изобретения - повышение точности работы путем учёта зависимости повьшения температуры обмотки на температурой охлаждающего масла от продолжительности протекания тока.

На фиг.1 и 2 приведена функциональная схема устройства.

Схема включает в себя датчик 1 температуры верхних слоев масла трансформатора, преобразователь 2 температуры в напряжение, источник

3питания преобразователя 2, датчик

4тока нагрузки, функциональный преобразователь 5 тока нагрузки, ис- . точник 6 опорного напряжения, блок инерционного звена, сумматор 8, первый и второй пороговые органы 9 и 10, элемент ИЛИ 11, орган 12 выдержки времени, выходной орган 13, измерительный прибор 14, генератор 15 импуль зов, выходное реле 16 генератора с замыкающим контактом 17 в блоке.инерционного звена. Проводник 18-20 соединены со средней точкой источника питания операционного уси лителя преобразователя 2 температур

в напряжение.

В качестве датчика 1 температуры может использоваться термометр сопротивления, например, типа ТОМ 5071 с обмоткой, выполненной медным проводом. Преобразователь 2 температуры в напряжение содержит источники вынужденного тока на транзистора включенных по схеме с общей базой, в цепи коллекторов которых включены - соответственно обмотка термометра сопротивления датчика 1. Напряжение с коллекторов транзисторов преобразователя 2 подается на вход опера- ционного усилителя. Его выходное напряжение U пропорционально температуре верхних слоев масла : д- d-( in где А.д- коэффициент пропорциональности.

4 тока нагрузки формирует выпрямленное сглаженное напряжение, пропорциональное току нагрузки. Он

включает трансформатор тока, нагру- зочньй резистор, подключенный к его вторичной обмотке, выпрямитель с фильтром. Выходное напряжение датчика 4 подается на вход функционального преобразователя 5, формирующего напряжение Кг пропорциональное установившемуся значению превышения температуры обмотки запщщаемо- го электрического аппарата над температурой охлаждающего масла, которое определяется выражением

15

i( 3)

где

К.

h «

Л масштабный коэффициент; коэффициент, равньй 157, для трансформаторов с масляным охлаждением, фактическое значение тока нагруз.ки аппарата; Эн- номинальный ток нагрузки

аппарата.

Для получения указанной зависимости методом кусочно-линейной аппроксимации использован квадратор на диодах и резисторах с источником 6 опорного напряжения. Напряжение Ua с выхода преобразователя 5 подается на вход блока 7 инерцион- ного звена. Это звено ввеЬ;ено для повышения точности замера температуры обмотки электрического аппарата с, учетом зависимости превьппёния температуры обмотки над температурой охлаждающего масла от продолжительности протекания тока. Выходное напряжение Uj блока инерционного звена запаздывает относительно вход ного и изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени нагрева обмотки электрического аппа-- рата в соответствии с выражением

50 55

45

(,

Инерционное звено может быть выполнено, например, с использованием последовательного ЕС-контура, подключенного через замыкающий контакт 17 выходно.го реле 16 к эмиттерному повторителю. Генератор 15 импульсов большой скважности (порядка 0,95), вьшолненный на операционном усилителе, управляет выходным реле 15. . Подключение в цепь заряда конденсатора в блоке 7 контакта выходного реле, управляемого таким генератором, вызвано необходимостью получения эквивалентной постоянной времени Т 15 мин, что соответствует постоянной времени нагрева обмотки электрического аппарата (например, силового трансформатора). К конденсатору блока подключен эмиттерный повторитель на операционно усилителе, выходное напряжение которого подается на вход сумматора 8, выполненного на последовательно включенных резисторах. На выходе сумма- тора формируется напряжение )+U сС-t|v(+Ua (1-е ) . Это напряжение подается на рабочий вход порогового органа 9.

Для выполнения резервной ступени защиты к рабочему входу второго реагирующего органа 10 подключен выход датчика 4 тока нагрузки. Выходы пороговых органов 9 и 10 подключены к входу элемента ИЛИ 11, выход которого через орган 12 вьщержки времени подключен к выходному органу 13.

В исходном состоянии при нормальной температуре изоляции обмоток трансформатора выходное напряжение У сумматора меньше напряжения тормозного сигнала на втором входе порогового органа 10. При этом на его выходе формируется сигнал О. Если ток нагрузки трансформатора не превышает предельно допустимой величины, то напряжение на выходе датичка 4 тока также меньше напряжения тормозного сигнала на втором входе порогового органа 9. При

2052204

этом на его выходе также формируется сигнал О. В этом случае не запускается орган выдержки времени, выходной орган 13 не срабатывает.

В случае превышения температуры изоляции обмоток трансформатора заданной допустимой величины выходное напряжение сумматора превосхо- Q дит величину напряжения тормозного сигнала, на выходе порогового органа 10 появляется сигнал 1, при этом запускается и с вьщерж- кой времени срабатьшает орган 12 J5 выдержки времени, затем выходной орган 13.

В случае превышения допустимой величины током нагрузки трансформатора выходное напряжение датчика

4 тока превышает тормозное напряжение порогового органа 9. Аналогично на выходе порогового органа 9 появляется сигнал 1, запускается и срабатывает с выдержкой времени

орган 12 выдержки времени, затем выходной орган 13.

Таким образом, срабатывание выходного органа 13 происходит в случае превьшаения допустимой величины температурой изоляции обмоток трансформатора в результате его перегрузки, а также в случае превьпиения током нагрузки предельно допустимой величины. Для контроля теку1цего значения температуры наиболее нагретой точки обмотки аппарата к выходу сумматора подключен измерительный прибор 14.

оа

Фиг.Ч

ВНИИПИ Заказ 8535/55 Тираж 619 Подписное

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4