УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты однофазных трансформаторов от замыканий в его обмотках.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство защиты однофазного трансформатора, содержащее измерительный преобразователь и реагирующий орган [Патент РФ №2549354 опубл. 27.04.2015].

Однако измерительный преобразователь этого устройства защиты располагаемый внутри бака трансформатора, обычно имеет малую отдаваемую мощность и соединяется с высокочувствительным реагирующим органом расположенным вне бака трансформатора достаточно длинным кабелем. В связи с этим реализация этого устройства защиты сложна и имеет низкую надежность функционирования, которые вызваны сложностью обеспечения элементов защиты от внешних электрических и магнитных полей.

Технической задачей изобретения является упрощение реализации устройства защиты и повышения ее надежности функционирования.

Поставленная задача решается за счет того, что измерительный преобразователь и реагирующий орган выполняются виде геркона и концентраторов магнитного поля с общей продольной осью, при этом измерительный преобразователь и реагирующий орган относительно трансформатора располагается так, чтобы его продольная ось была параллельна осям стержней сердечника трансформатора и находилась на одинаковом расстоянии от них.

В силу конструкционных особенностей однофазного трансформатора величина индукции магнитного поля вдоль геометрического места точек равноудаленных от стержней его сердечника в любом эксплуатационном режиме работы равна нулю. Это вызвано тем, что обмотки на левом и правом стержнях сердечника трансформатора одинаковы и по ним протекают одинаковые токи. В связи с этим магнитный поток в магнитной системе из геркона и концентраторов имеющих общую продольную ось также будет равен нулю.

При витковом замыкании в одной из обмоток ток в короткозамкнутых витках будет значительно превышать ток в остальной обмотке. В связи с этим величина индукции магнитного поля вдоль геометрического места точек равноудаленных от стержней его сердечника буден не равна нулю.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного конструкцией измерительного преобразователя и реагирующего органа.

Сравнение заявляемого технического решения с имеющимися техническими решениями показывает, что использование в качестве измерительного преобразователя геркона с концентраторами науке известны. Однако, наличие строго ориентированной магнитной системы из геркона и концентраторов относительно элементов однофазного трансформатора проявляют в заявляемом техническом решении новые свойства, что приводит к повышению отдаваемой мощности измерительным преобразователем и повышает надежность функционирования устройства защиты однофазного трансформатора.

Устройство защиты однофазного трансформатора в соответствии с фиг. 1 состоит корпуса 1, геркона 2, а также концентраторов 3 и 4 магнитного поля. Корпус 1 выполняют из изоляционного материала, а концентраторы магнитного поля в виде стержней из ферромагнитного материала. В корпусе 1 геркон 2, а также концентраторы 3 и 4 магнитного поля закрепляются так, чтобы они имели общую продольную ось 5. Внутри трансформатора устройство защиты располагают так, чтобы продольная ось 5 была параллельна осям 6 и 7 левого и правого стержней 8 и 9 сердечника трансформатора и находилась на равном расстоянии от них. На стержнях 8 и 9 размещаются одинаковые обмотки 10 и 11 низкого и высокого напряжения. При этом нормально разомкнутые контакты геркона подключают к цепи отключения выключателя трансформатора. В качестве примера замкнувшиеся витки 12 располагаются в обмотке 10 на правом стержне.

В эксплуатационных режимах работы в силу конструкционных особенностей однофазного трансформатора величина индукции магнитного поля на продольной оси 5 параллельной осям 6 и 7 стержней 8 и 9 сердечника трансформатора и равноудаленной от них равна нулю. Это вызвано тем, что обмотки 10 и 11 на левом 8 и правом 9 стержнях сердечника трансформатора одинаковы и по ним протекают одинаковые токи. В связи с этим магнитный поток в магнитной системе из геркона и концентраторов имеющих общую продольную ось также будет равен нулю. Контакты геркона остаются разомкнутыми и сигнал на отключение трансформатора от сети отсутствует.

При витковом замыкании в одной из обмоток появляются короткозамкнутые витки 12, ток в которых будет значительно превышать ток в остальной обмотке 10. В связи с этим по обмоткам на левом 8 и правом стержнях 9 сердечника трансформатора будут протекать неодинаковые токи, а величина индукции магнитного поля на продольной оси 5 параллельной осям 6 и 7 стержней 8 и 9 сердечника трансформатора и равноудаленной от них буден не равна нулю. Геркон сработает, его контакты замкнутся и сформируют сигнал на отключение трансформатора от сети.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства защиты заключается в своевременном и надежном определении виткового замыкания в обмотках однофазного трансформатора, независимо от места расположения замкнувшихся витков и отключения его от сети, а следовательно, в сокращении времени и стоимости послеаварийного ремонта.

Технический результат: наличие строго ориентированной магнитной системы из геркона и концентраторов относительно элементов однофазного трансформатора проявляет в заявляемом техническом решении эффект, заключающийся в повышении отдаваемой мощности измерительным преобразователем и повышении надежности функционирования устройства защиты однофазного трансформатора.