УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ В ОБМОТКАХ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
DEVICE FOR PROTECTION AGAINST SHORT CIRCUITS IN WINDINGS OF SINGLE-PHASE TRANSFORMER

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты трансформаторов от замыканий в его обмотках.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство защиты от замыканий в обмотках однофазного трансформатора, содержащее измерительный преобразователь и реагирующий орган, выход которого подключен к отключающей цепи выключателя [Патент РФ № 2549354 опубл. 27.04.2015].
Однако чувствительность этого устройства защиты от замыканий в обмотках однофазного трансформатора иногда недостаточна из-за неточности изготовления и установки обмоток низкого и высокого напряжения трансформатора, а также измерительного преобразователя.
Задачей изобретения является повышение чувствительности устройства защиты от замыканий в обмотках однофазного трансформатора за счет возможности вращения цилиндрической катушки индуктивности измерительного преобразователя вокруг ее смещенной оси.
Поставленная задача решается за счет того, что измерительный преобразователь выполняется в виде цилиндрической со смещенной осью вращения катушки индуктивности, смещенная ось которой закреплена в подшипниках так, чтобы она была параллельна осям стержней сердечника трансформатора и находилась на одинаковом расстоянии от этих осей, при этом на одном из концов этой оси закреплен рычаг для поворота измерительного преобразователя, а параллельно реагирующему органу через разомкнутый контакт кнопки управления подключен измерительный прибор.
Работа устройства защиты однофазного трансформатора от повреждения обмоток основана на измерении величины разности магнитных потоков рассеяния от двух одинаковых катушек однофазного трансформатора с обмотками низкого и высокого напряжения, расположенных на левом и правом стержнях сердечника трансформатора. Для этого измерительный преобразователь в виде катушки индуктивности помещают между ними на равном расстоянии. В результате в любом нормальном режиме работы трансформатора индуцированная в нем магнитными полями рассеяния этих обмоток электродвижущая сила будет равна нулю. Однако при неточном изготовлении и установке этих катушек, а также измерительного преобразователя на его выходе появляется напряжение небаланса, от которого необходимо отстраивать защиту. Именно величина этого небаланса и ограничивает чувствительность устройства защиты. Однако напряжение небаланса можно значительно уменьшить путем смещения измерительного преобразователя относительно катушек трансформатора. При этом оптимальное положение измерительного преобразователя можно определить по минимальной величине напряжения на измерительном приборе.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного конструкцией измерительного преобразователя.
Сравнение заявляемого технического решения с известным техническим решением показывает, что измерительные преобразователи с механизмом перемещения и контроля этого перемещения, например в асинхронных двигателя известны. Однако, наличие механизма перемещения измерительного преобразователя и контроля этого перемещения проявляют в заявляемом техническом решении новые свойства, что приводит к повышению чувствительности устройства защиты однофазного трансформатора от электрических повреждений в обмотках за счет появившейся возможности регулирования напряжения небаланса.
Устройство защиты от замыканий в обмотках однофазного трансформатора в соответствии с фиг. состоит из измерительного преобразователя 1 и реагирующего органа 2 в виде реле. Измерительный преобразователь 1 выполняется в виде цилиндрической со смещенной осью 3 вращения катушки индуктивности 4, намотанной на диэлектрический корпус 5. Смещенная ось 3 закрепляется в подшипниках 6 и 7 так, чтобы она была параллельна осям 8 стержней 9 сердечника трансформатора с обмотками низкого 10 и высокого 11 напряжения и находилась на одинаковом расстоянии от этих осей. При этом на одном из концов этой оси 3 закреплен рычаг 12 для поворота измерительного преобразователя 1, а параллельно реагирующему органу 2 через разомкнутый контакт кнопки управления 14 подключен измерительный прибор 13. Перемещение измерительного преобразователя 1 относительно обмоток 10 и 11 низкого и высокого напряжения на левом и правом стержнях 9 сердечника трансформатора при регулировке защиты осуществляется путем вращения вокруг оси 3 с помощью рычага 12. Контролируется это перемещение по показаниям измерительного прибора 13.
Настройка устройства защиты осуществляется в произвольном эксплуатационном режиме работы однофазного трансформатора. Установка оптимального положения измерительного преобразователя 1 осуществляется с помощью рычага 12 путем вращение его вокруг смещенной оси 3. Процесс перемещения измерительного преобразователя 1 контролируют по показаниям измерительного прибора 13 при нажатой кнопке управления 14. Оптимальное положение определяют по минимальной величине напряжения на измерительном приборе. Затем кнопку управления 14 возвращают в исходное положение.
В результате в произвольном эксплуатационном режиме работы однофазного трансформатора на выходе катушки индуктивности 4, смещенного измерительного преобразователя 1 появится напряжение небаланса , значительно меньшее чем до его смещения. При этом порог срабатывания реагирующего органа 2 определяется как , где  - коэффициент отстройки;  - величина напряжения небаланса измерительного преобразователя 1 при броске тока намагничивания. При реализации защиты коэффициент отстройки  выбирается таким, чтобы в эксплуатационных режимах работы однофазного трансформатора устройство защиты его обмоток от электрических повреждений не срабатывало.
При замыкании витков 15, например, в обмотке 10 однофазного трансформатора ток в них будет значительно превышать величину тока в остальной части обмотки. Что приведет к изменению распределения магнитного поля рассеяния поврежденной обмотки и значительному увеличению напряжения на выходе катушки индуктивности 4, измерительного преобразователя 1, величина которой зависит от числа замкнувшихся витков 15 в обмотке 10 однофазного трансформатора. И если это напряжение превысит порог срабатывания в виде  реагирующего органа 2 защиты, то защита сработает и отключит однофазный трансформатор от сети.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в увеличении чувствительности к витковым замыканиям в обмотках однофазного трансформатора, а следовательно, в сокращении времени и стоимости послеаварийного ремонта.