probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2020-22-3-78-89probener-1362Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИКАELECTRICAL ENGINEERINGДифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформатореThe differential method of detecting coil circuitsfaults in three-phase transformerМустафинР. Г.MustafinR. G.

Мустафин Рамиль Гамилович – канд. физико-математических наук, доцент, доцент кафедры «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»

Ramil G. Mustafin

ramil.mustafin@gmail.comЯрышР. Ф.YarishR. F.

Ярыш Равия Фоатовна – канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»

Raviya F. Yarish

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation2020080920202237889Copyright © Мустафин Р.Г., Ярыш Р.Ф., 20202020Мустафин Р.Г., Ярыш Р.Ф.Mustafin R.G., Yarish R.F.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1362

Измерены напряжения холостого хода, пропорциональные соответствующим магнитным потокам трехфазного трансформатора общего назначения с использованием дифференциальных методов, направленных на обнаружение витковых замыканий в обмотках трехстержневых трансформаторов.

Стандартный метод определения витковых замыканий основан на измерении тока холостого хода и измерении мощности потерь. В дополнение к ним для определения наличия витковых замыканий в трехфазных линейных трансформаторах предлагается применять дифференциальные методы, хорошо известные в релейной защите. Методы основаны на том, что витковое замыкание увеличивает магнитное сопротивление фазного стержня сердечника трансформатора, в фазной обмотке которого присутствует витковое замыкание. При подаче однофазного напряжения на обмотку фазы В в обмотках боковых фаз А и С линейного трехфазного трансформатора должны индуцироваться одинаковые по фазе и амплитуде напряжения. При соединении обмоток фазы А и С встречно, и измерении дифференциального сигнала разности напряжений фаз А и С происходит следующее. Если в исходном, неповрежденном состоянии, дифференциальный сигнал был близок к нулю, то витковое замыкание в одной из боковых фаз А или С вносит дисбаланс, и дифференциальный сигнал возрастает. Дифференциальный сигнал легко измерим на фоне близкого к нулю дифференциального сигнала в неповрежденном состоянии трансформатора, что обусловливает высокую чувствительность дифференциального метода к наличию витковых замыканий. При возникновении виткового замыкания на обмотке центральной фазы В необходимо учитывать дифференциальный сигнал в неповрежденном состоянии трансформатора.

Idle voltages proportional to corresponding magnetic flows of three-phase transformer of general purpose are measured using differential methods aimed at detection of inter turn faultin windings of three-leg transformers.

The standard method of determining the inter turn fault in the transformer windings is based on measuring idling current and measuring loss power. In addition, differential methods well known in relay protection are proposed to determine the presence of inter turn faultin three-phase linear transformers. The methods are based on the fact that the inter turn fault increases the magnetic resistance of the phase rod of the transformer core, in the phase winding of which there is a inter turn fault. When one-phase voltage is applied to the winding of phase B in the windings of side phases A and C of the linear three-phase transformer, the same voltage phase and amplitude shall be induced. When phase A and C windings are connected in opposition and differential signal is measured, voltage difference of phases A and C is as follows. If, in the original, intact state, the differential signal was close to zero, the inter turn faultin one of the side phases A or C introduces an imbalance and the differential signal increases. The differential signal is easily measured against the background of the near zero differential signal in the intact state of the transformer, which causes a high sensitivity of the differential method to the presence of inter turn fault. In case of a inter turn faulton the winding of the central phase B, it is necessary to take into account the differential signal in the intact state of the transformer.

магнитная системадифференциальный методмагнитный потокmagnetic systemdifferential methodmagnetic fluxReferencesBhide R S.; Srinivas M.S.; Ilia Voloh. Detection of inter-turn fault in transformers at incipient level // Detection of inter-turn fault in transformers at incipient level, 2014 International Conference on Electrical Machines (ICEM), 2-5 Sept. 2014.Bhide RS; Srinivas MS, et al. Detection of inter-turn fault in transformers at incipient level. Detection of inter-turn fault in transformers at incipient level, 2014 International Conference on Electrical Machines (ICEM), 2-5 Sept. 2014. doi: 10.1109/ICELMACH.2014.6960387.Смирнова И.В., Павлова К.В., Белянин А.А. Распознавание витковых замыканий в автотрансформаторе методом локализации // Проблемы и перспективы развития энергетики, электротехники и энергоэффективности, Чебоксары, 18-19 октября 2018 г. С: 28-32.Smirnova IV, Pavlova KV, Belyanin AA. Recognition of loop closures in the autotransformer by localization method. Problems and prospects of development of power engineering, electrical engineering and energy efficiency. Cheboksary, October 18-19, 2018. pp. 28-32.Климова Т.Г., Смирнов В.С. Моделирование витковых замыканий в обмотках силового трансформатора в программном комплексе MATLAB/SIMULINK // Электроэнергия. передача и распределение. 2019. №: 4 (55). С. 98-105.Klimova TG, Smirnov VS. Modeling of loop closures in the windings of a power transformer in the software complex MATLAB / SIMULINK . Electric Power. transmission and distribution. 2019;4 (55):98-105.Ramesh K., Sushama M. Inter-Turn Fault Detection in Power transformer Using Wavelets // International Journal of Emerging Trends in Electrical and Electronics (IJETEE - ISSN: 2320-9569). 2014. V. 10. Issue. 10.Ramesh K, Sushama M. Inter-Turn Fault Detection in Power transformer Using Wavelets. International Journal of Emerging Trends in Electrical and Electronics. 2014;10(10).Rupali Chavhan DR., Kulkarni V.A. Negative Sequence Component for Detection of Inter-Turn Fault of Transformer // International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 2017. V. 6, Issue 7. July 2017, pp. 13950-13958Rupali Chavhan DR,. Kulkarni VA. Negative Sequence Component for Detection of Inter-Turn Fault of Transformer. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 2017;6(7):13950-13958.Guillena D, Olivares-Galvanb J.C.,.Escarela-Perezb R, et al. Diagnosis of interturn faults of singledistribution transformers under controlled conditions during energization // Measurement. 2019. V. 141. pp. 24-36.Guillena D, Olivares-Galvanb JC, Escarela-Perezb R., et al. Diagnosis of interturn faults of singledistribution transformers under controlled conditions during energization. Measurement. 2019;141:24-36. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.03.044.Новожилов А.Н., Колесников Е.Н., Новожилов Т.А. Моделирование токов в обмотках трехфазного трехобмоточного трансформатора при витковом замыкании // Технические науки: Проблемы и решения. Сборник статей по материалам 22 международной научно-практической конференции. 2019. С.149-160.Novozhilov AN, Kolesnikov EN, Novozhilov TA. Modeling of currents in the windings of a threephase three-winding transformer with a loop closure. Technical Sciences: Problems and solutions. Collection of articles based on the materials of the 22 th international scientific and practical conference. 2019.P. 149-160.Díaz González G., Gómez‐Aleixandre Fernández J., and ArboleyaArboleya P. (2004). Electromagnetic model of turn‐to‐turn short circuits in transformers, COMPEL - The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering. 2004. V. 23 N. 2. pp. 558-571.Díaz González G, Gómez‐Aleixandre Fernández J. and ArboleyaArboleya P. (2004), Electromagnetic model of turn‐ to‐turn short circuits in transformers, COMPEL - The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering. 2004;23(2):558-571. https://doi.org/10.1108/03321640410510749.Львов С.Ю. Показатели, характеризующие развитие витковых замыканий в силовых трансформаторах, и их контроль в эксплуатации // Энергетик. 2012. №6. С. 22-24.Lviv SYu. Indicators that characterize the development of loop closures in power transformers, and their control in operation. Energetik. 2012;6:22-24.Градов А.А., Макарова Н.Л. Экспериментальные исследования витковых замыканий // Электрооборудование: Эксплуатация и ремонт. 2012. №10. С. 30-35.Gradov AA, Makarova NL. Experimental studies of loop closures. Electrical Equipment: Operation and repair. 2012;10:30-35.Бузмаков И.Н., Литвинов И.И., Танфилов О.В. Анализ высших гармоник тока намагничивания для выявления витковых замыканий трансформатора // Наука. Технологии. Инновации, Новосибирск, 02-06 декабря 2019 г. С.124-126.Buzmakov IN, Litvinov II, Tanfilov OV. Analysis of the higher harmonics of the magnetization current for detecting transformer loop closures. Nauka. Technologies. Innovations. Novosibirsk, 02-06 December 2019, pp. 124-126.Львов С.Ю., Лютько Е.О., Бондарева В.Н., и др. О развитии витковых замыканий при загрязнении обмоток трансформаторов металлосодержащими коллоидными частицами // Электрические станции. 2011. № 7. С. 43-49.Lviv SYu, Lyutko EO, Bondareva VN. On the development of loop closures in case of contamination of transformer windings with metal-containing colloidal particles. Electric stations. 2011;7:43-13. Differential method for detecting loop closures in a three-phase transformer. The invention RU2714532С1 from 14 may 2019.Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе. Изобретение RU2714532С1 от 14.05.2019.1Mustafin RG. Detecting short circuits of the windings of transformers in the parameters of the transition process. News of higher educational institutions. ENERGY PROBLEM. 2019;21(3):14-23. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-3-14-23.Мустафин Р.Г. Обнаружения витковых замыканий обмоток трансформаторов по параметрам переходного процесса. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019; №21(3):14-23.Plotnikov DI, Palamarchuk DV, Melnikov NA, et al. Inter-turn short circuits in power transformers. Academic journal of Western Siberia. 2017;4(71):13:28-32.Плотников Д.И., Паламарчук Д.В., Мельников Н.А., и др. Межвитковые короткие замыкания в силовых трансформаторах // Академический журнал Западной Сибири. 2017. №4 (71). Т.13 С. 28-32.Gradov AA, Makarova NL. The Problem of detecting loop closures of a power transformer and its solution. Electrical equipment: operation and repair. 2012;9:42-47.Градов А.А., Макарова Н.Л.Проблема выявления витковых замыканий силового трансформатора и ее решение. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2012. № 9. С.42-47.Wiszniewskia A, Solaka K, Rebizanta W., et al. International Journal of Electrical Power & Energy Systems 2018;95:301-306. Calculation of the lowest currents caused by turn-to-turn short-circuits in power transformers. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2017.08.028.Wiszniewskia A., Solaka K., Rebizanta W, et al. International Journal of Electrical Power & Energy Systems Volume 95, February 2018. pp. 301-306. Calculation of the lowest currents caused by turnto-turn short-circuits in power transformers.Schneider Electric, Trihal, p.37 / https://download.schneiderelectric.com/files?p_enDocType=Catalog&p_File_Name=%D0%9A%D0%B0%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3_Trihal_2016.pdf&p_Doc_Ref=MKP-CAT-TRIHAL-16Schneider Electric, Trihal, p. 37 / https://download.schneiderelectric.com/files?p_enDocType=Catalog&p_File_Name=%D0%9A%D0%B0%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3_Trihal_2016.pdf&p_Doc_Ref=MKP-CAT-TRIHAL-16.ABB Instrument Transformers: Application Guide, 2015,p. 134 / https://library.e.abb.com/public/94c2ba5a2f381077c1257df000504e0c/1HSM%209543%2040-00en%20IT%20Application%20Guide%20Ed4.pdf.ABB Instrument Transformers: Application Guide, 2015, p. 134. https://library.e.abb.com/public/94c2ba5a2f381077c1257df000504e0c/1HSM%209543%204000en%20IT%20Application%20Guide%20Ed4.pdf.ABB Instrument Transformers: Application Guide, 2015, p. 134. https://library.e.abb.com/public/94c2ba5a2f381077c1257df000504e0c/1HSM%209543%204000en%20IT%20Application%20Guide%20Ed4.pdf.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.