Устройство для измерения износа силовых трансформаторов Советский патент 1979 года по МПК G01R31/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗНОСА СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов в энергетике и предназначено для Использования при определении износа силовых трансформаторов и автотрансфо1 4аторов. Кроме этого, устройство может применяться для фиксации износа других электрически машин и элементов, например генераторов , двигателей, специальных высо вольтных кабелей. Износ cиJIoвыx трансформаторов практически не измеряется из-за трудностей, связанных с получением информации о температуре наиболее нагретой точки обмотки и реализации устройства для автоматической обработки и вывода данных об износе изо ляции трансформаторов в соответстви с принятым законом ее старения. . Известно устройство для измерения износа силовых трансформаторов, содержащее преобразователь температуры в напряжение, размещенныйв верхних слоях масла, и преобразователь тока нагрузки в напряжение, включенный в цепь нагрузки трансфор матора 11 . Однако известное устройство довольно громоздко,дорого и сложно в изготовлении. Цель изобретения - упрощение устройства. Для этого в устройство .цля измерения износа силовых трансформаторов, содержащее преобразователь температуры в напряжение и преобразователь тока нагрузки в напряжение, введены блок управления и последовательно соединенные сумматор, п параллельно включенных пороговых элементов, генератор импульсов и счетчик, причем выходы преобразователей температуры в напряжение соединены с сумматором, а блок управления соединен с генератором импульсов. На чертеже представлена блоксхема устройства для . измерения износа силовых трансформаторов. Устройство содержит функциональный преобразователь 1 тока нагрузки, подключенный к измерительному трансформатору тока 2, который установлен в фазе, силового трансформа-, тора 3, датчик 4 температуры верхних слоев масла, преобразователь 5 температуры в напряженщ, cyvwaTop 6,

пороговые элементы 7 , / . . ., 7„ , генератор импульсов 8, электромеханический счетчик импульсов 9 и блок управления 10.

Текущие значения преобразователя 1 тока, пропорциональные току нагруз ки силового трансформатора 3, от трансформатора тока 2 подаются на функциональный преобразователь 1, выполненный, например, по схеме диодного квадратора, который преобразует ток I в сигнал Ч (1) в соответствии с зависимостью перегрева обмотки трансформатора над температурой масла от тока нагрузки.

Текущие значения температуры охлаждающего масла Й от датчика 4 температуры, погруженного-н верхние слои масла в баке силового трансформатора, поступают на линейный преобразователь 5, который преобразует текущую температуру 8 в сигнал ), в соответствии с принятым законом старения изоляции. При помощи сумматора б сигналы if .(Г) и Ч суммируются. На выходе сумматора устанавливаются несколько пороговых элементов 7 , 7, .. .7„, которые определяют режим работы генератора 8, на выходе которого включен электромеханический счетчик импульсов 9.

С целью исключения возможности переполнения счетчика за длительный период интегрирования, особенно при больших значениях б , питание генератора импульсов осуществляется через контакты блока 10, включающего устройство на заданное время регистрации износа трансформатора, например на 1 мин за 0,5 ч.

В качестве закона, старения изоляции обмоток трансформатора может быть использовано уравнение Монтзингера

и 1„е-ссв-.,.е-с1(

о -, где L - длительность жизни

изоляции; L - срок службы (ресурс) изоляции, соответствующий посто янной температуре, принято , в качестве нормированной,нормативный срок службы трансформатора;

- коэффициент, учитывающий .изменение срока службы изоляции при изменении температуры в .наиболее нагретой точки изоляции;

& - превышение температуры наи более нагретой точки изоляции над температурой масла - температура масла. Превышение температуры обмотки Э учитывая возможность пренебрежения

ее постоянной времени нагрева, может быть записано как

где з- коэффициент, учитывающий разность температур между средней и наиболее нагретой точками обмоток; Т - установившийся средний перегрев обмотки над температурой масла в номинальном режиме; К - кратность тока нагрузки

трансформатора;

п - коэффициент, зависящий от системы охлаждения трансфоматора .

В соответствии с уравнением (1) мгновенное старение изоляции трансФорматоров определяется экспоненцианой функцией со степенью, равной сумме ( + e/w ) .

Тогда суммарное значение износа трансформатора (старения изоляции) за некоторый промежуток времени определится как

и., .

где m - масштабный коэффициент.

Исходя из уравнения (2), сигнал f(l) на выходе функционального преобразователя 1 при изменении кратности тока нагрузки К должен изменяться в соответствии со степенной функцией вида к, а сигнал V (в) на выходе преобразователя 5 при изменении температуры охлаждающего масла, выражение (3), должен изменяться линейно.

Из-выражения (3) следует, что сигналы от преобразователей 1 и 5 должны подаваться на сумматор 6, после чего су1имарный сигнал должен быть преобразован в экспоненциальную функцию и проинтегрирован.

В предлагаемом устройстве в зависимости от величин выходного сигнала сумматора .6, пропорционального сумме +вд ,срабатывает один из пороговых элементов 7 - 7,, который своими выходными контактами подготавливает цепи генератора импульсов 8. Последний генерирует импульсы с частотой, пропорциональной величине g «.свт- ) JJ характеризующей зависимость старения изоляции от температуры. .

Данное устройство выгодно отличаеся от известных аналогов повышенной точностью, расширенным диапазоном измерения, технологичностью изготовления, обусловленными использованием элементов дискретной и аналоговой техники, особенно в части реализации интегрирующего узла с высокой разрешающей способностью за длительный

период интегрирования, измеряемый сотнями, тысяч часов.

Устройство позволит существенно повысить эффективность использования установленной мощности трансформаторного парка страны, продлить срок эксплуатации транефо уматоров на подстанциях, что даст занчительный экономический эффект.

Формула изобретения

Устройство для измерения износа силовых трансформаторов, содержащее преобразователь температуры в напряжение, размещенный в верхних ело-, ях масла, и преобразователь тока нагрузки в напряжение, включенный в

цепь нагрузки трансформатора, о т.личающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены блок управления и последовательно соединенные сумматор, п параллельно включенных пороговыхэлементов , генератор импульсов и счетчик, причем выходы преобразователей температуры в напряжение и тока нагрузки в напряжение соединены с сумматором, а блок управления соединен

0 с генератором импульсов.

Источники инфор(мации, принятые во внимание при экспертизе 1. Труды Московского института инженеров железнодорожного транспор5та, 1971, вып. 388, с. 42-47 (прототип).