Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора
METHOD FOR DETERMINATION OF DRY TRANSFORMER HEATING TIME CONSTANT

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к измерениям параметров трансформатора.
7
Известен способ определения постоянной времени нагрева трансформатора, реализуемый в устройстве для контроля температуры трансформатора, заключающийся в измерении веса, теплоемкости, площади охлаждения, коэффициента теплопереноса трансформатора и расчет его постоянной времени нагрева [Выложенная заявка Германии DE 19510970 А1,  einen Transformator, МПК Н02 Н6/00, Н02Н 7/04, опубл. 26.09.1996, стр. 3].
Недостаток известного способа заключается в необходимости проведения сложных измерений различных физических величин.
Известен метод испытания трансформатора, включающий замыкание обмотки низкого напряжения на амперметр, установку значения этого тока, близкого к номинальному с одновременным измерением этого значения [ГОСТ 3484.2-88 Трансформаторы силовые. Испытания на нагрев, п. 2.3.1, пункт 2.3.1].
Известный метод не предназначен для определения постоянной времени нагрева трансформатора.
Известен способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора [Патент 2683031 РФ, МПК Н02Н 7/04, опубл. 26.03.2019], включающий замыкание обмотки низкого напряжения на амперметр, установку значения тока обмотки низкого напряжения (вторичной обмотки), близкого к номинальному, измерение трех значений этого тока через равные интервалы времени и вычисление по трем значениям тока постоянной времени нагрева. Этот способ принят за прототип.
К
К недостаткам прототипа относится недостаточная точность вычисленной постоянной времени нагрева сухого трансформатора. Это связано с тем, что значения тока в данных измерениях зависят от двух параметров: от постепенно нагревающегося сопротивления вторичной обмотки R и от напряжения U на этой обмотке  Время трех измерений токов для мощных трансформаторов составляет несколько часов, в течение которых напряжение сети и, следовательно, напряжение первичной обмотки трансформатора может меняться в большей или меньшей степени, поэтому меняется также величины токов, по которым рассчитывается конечный ток I и постоянная времени нагрева, их значения получаются искаженными. Стабилизация подаваемого на трансформатор переменного напряжения связана со значительным удорожанием измерений.
Изобретение решает задачу повышения точности определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора в условиях колебания напряжения.
Техническим результатом от использования изобретения является возможность точного определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора в условиях колебания питающего напряжения.
Поставленная задача достигается тем, что в способе определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора, включающем замыкание обмотки низкого напряжения (вторичной обмотки) на амперметр, установку значения тока обмотки низкого напряжения, близкого к номинальному и измерение трех значений этого тока через равные интервалы времени, согласно изобретению, одновременно измеряют напряжения первичной обмотки, а постоянную времени нагрева определяют по формуле
и
где t - интервал времени между измерениями;
0
0
I, U - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент начального измерения;
1
1
I, U - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент первого измерения;
K
I - конечный ток, определяемый по формуле
2
2
где I, U - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент второго измерения.
Заявляемый способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора отличается тем, что, расчет постоянной времени производят по формулам, учитывающим значения напряжений, зафиксированных в моменты измерений токов.
Формулы, связывающие значение постоянной времени нагрева трансформатора с измеренными значениями токов и напряжений, выведены автором впервые.
Способ осуществляют следующим образом.
1к
0
0
1к
К обмотке высокого напряжения сухого трансформатора подают напряжение короткого замыкания U, при котором ток в обмотке низкого напряжения близок к номинальному. Одновременно с подачей напряжения включают секундомер и измеряют ток обмотки низкого напряжения (вторичной обмотки) I и напряжение первичной обмотки U≈U.
и
1
и
2
По истечении времени t, которое соизмеримо с ожидаемой постоянной времени нагрева, фиксируют величину тока I, а по истечении времени 2t фиксируют величину тока I.
1
2
1
2
0
1
В процессе измерений токов I и Iнапряжение сети меняется случайным образом, поэтому значения измеренных токов искажаются, и результат расчета постоянной времени нагрева становится неточным и невоспроизводимым. Поэтому значения токов I и I умножаются на корректирующие коэффициенты соответственно  за базовую величину в которых принято напряжение U начального измерения. Например, если напряжение сети к моменту первого измерения повысилось на 5%, ток I будет на 5% больше. Этот ток, умноженный на коэффициент  будет соответствовать значению, полученному бы при отсутствии колебания напряжения. Таким образом, из результатов вычислений исключается погрешность, связанная с колебанием питающего трансформатор напряжения.
к
0
Вычисляют значение конечного тока I, который протекал бы по обмотке низкого напряжения в установившемся тепловом режиме при неизменном напряжении обмотки высокого напряжения U, по формуле (2)
Затем вычисляют постоянную времени нагрева по формуле (1)
Пример осуществления способа.
0
Для трансформатора ТПП-269-220-50К мощностью 70 ВА при замыкании обмотки низкого напряжения на амперметр и подаче на первичную обмотку пониженного напряжения U=36 В с интервалом 4 минуты измерялись значения напряжений первичной обмотки и токов вторичной обмотки. Результаты измерений представлены в таблице.
Значение конечного тока, рассчитанное по способу - прототипу (без учета колебаний напряжения)
и
Постоянная времени нагрева, рассчитанная по способу - прототипу при t=4 мин
Наибольшее отклонение напряжения в процессе измерений составило
Значение конечного тока по предлагаемому способу рассчитаем по формуле (2)
и
При t=4 мин по формуле (1) рассчитаем постоянную времени нагрева
Таким образом, после исключения влияния на результаты измерений колебания напряжения ΔU=0,83% получено уточненное значение постоянной времени нагрева сухого трансформатора, которое составило 7,48 минуты, и которое на 4,7% отличается от искаженного значения, полученного по способу прототипа. Результаты измерений становятся инвариантны по отношению к возмущающему воздействию в виде изменения подаваемого на трансформатор напряжения.