阅读说明：本技术 一种采用电压差的变压器匝间短路检测器 (Transformer turn-to-turn short circuit detector adopting voltage difference ) 是由 范宝龙 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种改进的变压器通过差动电压的中间短路检测装置包括单相变压器(TM)。单相变压器(TM)包括高压线圈(K)和低压线圈(N)。电压互感器(PT)被定位在单相的高电压侧变压器(TM)。高压线圈(K)的抽头(K1)的两个分支与第一转换器(Q’)的输入连接,并且获得第一电压(U1’)。变压器(PT)的次级侧连接第二个转换器(Q)的输入端和第二个电压(U1)获得第一电压(U1’)和第二电压(U1),并且当电压差高于预定的初级阈值时,确定初级侧的匝间短路故障。低压线圈(N)的抽头(N1)和低压线圈(N)的一个端子与第三转换器(M’)的输入和第三电压(U2’)连接。得到低压(N)的两个端子与第四转换器(M)的输入端连接,得到第四电压(U2),第三电压(U2’)和第四电压(U2)电压(U2比较,并且当电压差高于预定的次级阈值时,确定次级侧的匝间短路故障。(The invention discloses an improved transformer passing differential voltage intermediate short circuit detection device which comprises a single-phase Transformer (TM). The single-phase Transformer (TM) comprises a high-voltage coil (K) and a low-voltage coil (N). The Potential Transformer (PT) is positioned at the high voltage side Transformer (TM) of the single phase. Two branches of a tap (K1) of the high voltage coil (K) are connected with the input of the first converter (Q ') and obtain a first voltage (U1'). The secondary side of the transformer (PT) is connected to the input of the second converter (Q) and to a second voltage (U1) to obtain a first voltage (U1') and a second voltage (U1), and when the voltage difference is higher than a predetermined primary threshold, a turn-to-turn short fault on the primary side is determined. The tap (N1) of the low voltage coil (N) and one terminal of the low voltage coil (N) are connected to the input of the third converter (M ') and to a third voltage (U2'). The two terminals that get the low voltage (N) are connected to the input of the fourth converter (M), a fourth voltage (U2) is got, the third voltage (U2') and the fourth voltage (U2) voltage (U2) are compared, and when the voltage difference is higher than a predetermined secondary threshold, a turn-to-turn short fault on the secondary side is determined.)

一种采用电压差的变压器匝间短路检测器

技术领域

本发明涉及一种利用电压差的变压器匝间短路检测器，特别是一种用于变压器匝间短路时的检测和保护的检测器。

背景技术

随着城市发展的扩大，电力变压器的数量和容量都在迅速增加。但是，目前除了（1）大容量变压器外，（2）有特殊要求的变压器安装有电流导频差动检测机构，以在其中提供匝间和相间严重的短路保护，或（3）中等-由安装的Buchholz继电器保护的容量油浸式变压器，所有其他低于6300KVA的油浸式或干式变压器都没有安装保护电路，用于检测匝间或相间短路的早期故障。一般情况下，这些未按照相关继电保护设计规范安装了匝间或相间短路保护的设备存在以下问题：一，当由于内部或外部原因发生匝间或层间短路时，变压器无法找到初始的小能量故障状态，这使得故障能够进一步发展，直到它们发展成大容量短路能量状态的严重事故，例如作为火，触发高压输入端子的保护动作。因此，不能及早及时地解决短路问题，并且问题扩大。在故障扩展后修复变压器非常困难，特别是当故障破坏变电站的电流溢流保护在更高水平时。这会严重损害电源的安全性和人身安全。第二，一旦发生匝间短路而变压器无法分析和识别故障类型，很难为变压器提供适当的相应保护。因此，本发明人设计了一种利用电压差的变压器匝间短路检测器，并应用于中国专利（No.200820081814.2）。但是，该专利的技术方案存在以下缺点：（1）第三个线圈必须安装在变压器体内。但是，安装变压器线圈后，很难将第三个线圈安装在变压器体内部，导致信号无法提取，应用范围有限;（2）从第三线圈检测到的信号可能受到较高或较低的负载和负载性能（电阻，容量和电感）的影响，因此很难满足差动保护的要求。本发明人设计了一种利用电压差的变压器匝间短路检测器，并申请了中国专利（No.200820081814.2）。但是，该专利的技术方案存在以下缺点：（1）第三个线圈必须安装在变压器体内。但是，安装变压器线圈后，很难将第三个线圈安装在变压器体内部，导致信号无法提取，应用范围有限;（2）从第三线圈检测到的信号可能受到较高或较低的负载和负载性能（电阻，容量和电感）的影响，因此很难满足差动保护的要求。本发明人设计了一种利用电压差的变压器匝间短路检测器，并申请了中国专利（No.200820081814.2）。但是，该专利的技术方案存在以下缺点：（1）第三个线圈必须安装在变压器体内。但是，安装变压器线圈后，很难将第三个线圈安装在变压器体内部，导致信号无法提取，应用范围有限;（2）从第三线圈检测到的信号可能受到较高或较低的负载和负载性能（电阻，容量和电感）的影响，因此很难满足差动保护的要求。200820081814.2）。但是，该专利的技术方案存在以下缺点：（1）第三个线圈必须安装在变压器体内。但是，安装变压器线圈后，很难将第三个线圈安装在变压器体内部，导致信号无法提取，应用范围有限;（2）从第三线圈检测到的信号可能受到较高或较低的负载和负载性能（电阻，容量和电感）的影响，因此很难满足差动保护的要求。200820081814.2）。但是，该专利的技术方案存在以下缺点：（1）第三个线圈必须安装在变压器体内。但是，安装变压器线圈后，很难将第三个线圈安装在变压器体内部，导致信号无法提取，应用范围有限;（2）从第三线圈检测到的信号可能受到较高或较低的负载和负载性能（电阻，容量和电感）的影响，因此很难满足差动保护的要求。在变压器本体内部难以安装第三个线圈，导致信号无法提取，应用范围有限;（2）从第三线圈检测到的信号可能受到较高或较低的负载和负载性能（电阻，容量和电感）的影响，因此很难满足差动保护的要求。在变压器本体内部难以安装第三个线圈，导致信号无法提取，应用范围有限;（2）从第三线圈检测到的信号可能受到较高或较低的负载和负载性能（电阻，容量和电感）的影响，因此很难满足差动保护的要求。

（3）在原始专利中的采样电压信号与主绕组的电压信号的比较中使用相同的铁芯进行的转换可能导致采样信号的短路，并且不能实现信号比较。另外，它效率低，精度差。

发明内容

本发明的目的是通过使用电压差提供一种改进的，有效的和高精度的变压器匝间短路检测器来克服现有技术的缺点。改进的探测器在制造技术上是可行的，不受较高或较低负载和负载性能（电阻，容量和电感）的影响，并满足差动保护的要求。将来自检测器的采样电压信号与由独立转换器转换的主线圈的电压信号进行比较，以避免影响测试信号。

采用电压差检测变压器匝间短路的改进型检测器的技术方案如下。一种改进的变压器匝间短路检测器，采用电压差，包括单相高压电源电路中的单相变压器（TM）。单相变压器（TM）包括高压绕组（K）和低压绕组（N）。在单相变压器（TM）的高压侧提供电压互感器（PT）。从高压绕组（K）的抽头（K1）引出/取出高电压。水龙头（K1高压绕组（K）连接到第一转换器（Q'）的输入端，并且所述第一转换器（Q'）的输出端的电压是第一电压（U1'）。从电压互感器（PT）的次级输出侧汲取第二电压，该第二电压连接到第二转换器（Q）的输入端。第一转换器（Q'）和第二转换器（Q）的两个输出端连接到模块，以区分第一输出侧的匝间短路。在所述模块中比较第一电压（U1'）和第二电压（U1）。当电压差大于预设的第一阈值时，可以确定第一输出侧的匝间短路。

从连接到第三转换器（M'）的输入端的低压绕组（N）的抽头（N1）抽取低电压，并且所述第三转换器（M'）的输出端的电压是第三电压（U2'）。低压绕组（N）的两端连接到第四转换器（M）的输入端，并且所述第四转换器（M）的输出端的电压是第四电压（U2）。第三转换器（M'）和第四转换器（M）的两个输出端连接到模块，以区分次级输出侧的匝间短路。第三电压（U2'）和第四电压（U2）在所述模块中进行比较。当电压差大于预设的次级阈值时，可以确定次级输出侧的匝间短路。

此外，高压绕组（K）的抽头（K1）包括来自高压绕组（K）的中间绕组的两个附加连接器，并且所述两个附加连接器连接到第一转换器（Q'的输入端）。

此外，来自低压绕组（N）的抽头（N1）是来自低压绕组（N）的中间绕组的辅助连接器。辅助连接器和低压绕组（N）的一端连接到第三转换器（M'）的输入端。

利用本发明的电压差改进的变压器匝间短路检测器的机电检测过程如下。在受保护的变压器的高压侧安装一个单独的专用电压互感器PT（电压互感器可以在受保护的变压器所需的齿轮上进行调节）。从高低压绕组或任何其他绕组获得/抽取采样电压，需要检测短路情况。电压可以从变压器的受保护绕组的抽头获得，或者在变压器的制造中预设。1'和电压互感器将转换电压U1。理论上，U1'和U1的值应该相同。此外，部分电压从变压器，其被转换为电压U的次级输出侧引出2通过从二次输出侧变换取样电压在次级输出端，和与所述转换后的电压U相比2用于相关'比较。有两个比较过程如下。首先，将电压互感器的次级输出侧电压与所选择的电压U1进行比较“。当电压差小于预设值时，它认识到初级绕组不会发生短路或事故。当比较结果超过预设的额定范围时，将输出保护信号以触发保护系统，认识到变压器高压绕组发生短路或事故。其次，将转换后的电压U2与电压U2'进行比较。当电压差小于特定值时，将不输出动作信号。当电压差超过允许的上限时，将输出保护信号，认识到变压器发生了事故。

本发明的优点是它不受较高或较低负载和负载性能（电阻，容量和电感）的影响。本发明满足差动保护的要求。来自检测器的采样电压信号与由独立转换器转换的主线圈的电压信号进行有效且精确的比较，以避免影响测试信号。

附图说明

图1是使用电压差改进的变压器匝间短路检测器的电路图。

具体实施方式

本发明涉及一种使用如图1所示的电压差的变压器匝间短路的改进检测器。改进的检测器包括单相高压电源电路中的单相变压器（TM）。单相变压器（TM）包括高压绕组（K）和低压绕组（N）。电压互感器（PT）安装在单相变压器（TM）的高压侧。从高压绕组（K）的抽头（K1）引出高电压。高压绕组（K）的抽头（K1）连接到第一转换器（Q'）的输入端，并且所述第一转换器（Q'）的输出端的电压是第一电压（U1）'）。从电压互感器（PT）的次级输出侧汲取第二电压，该第二电压连接到第二转换器（Q）的输入端。第一转换器（Q'）和第二转换器（Q）的两个输出端连接到模块，以区分第一输出侧的匝间短路。在所述模块中比较第一电压（U1'）和第二电压（U1）。当电压差大于预设的第一阈值时，可以确定第一输出侧的匝间短路。

从连接到第三转换器（M'）的输入端的低压绕组（N）的抽头（N1）抽取低电压，并且所述第三转换器（M'）的输出端的电压是第三电压（U2'）。低压绕组（N）的两端连接到第四转换器（M）的输入端，并且所述第四转换器（M）的输出端的电压是第四电压（U2）。第三转换器（M'）和第四转换器（M）的两个输出端连接到模块，以区分次级输出侧的匝间短路。第三电压（U2'）和第四电压（U2）在模块中进行比较。当电压差大于预设的次级阈值时，可以确定次级输出侧的匝间短路。

高压绕组（K）的抽头（K1）包括来自高压绕组（K）的中间绕组的两个附加连接器，并且所述两个附加连接器连接到第一转换器（Q'）的输入端。

来自低压绕组（N）的抽头（N1）是来自低压绕组（N）的中间绕组的辅助连接器。辅助连接器和低压绕组（N）的一端连接到第三转换器（M'）的输入端。

利用本发明的电压差改进的变压器匝间短路检测器的机电检测过程如下。在受保护的变压器的高压侧安装一个单独的专用电压互感器PT（电压互感器可以在受保护的变压器所需的齿轮上进行调节）。从高低压绕组或任何其他绕组获得采样电压，需要检测短路情况。可以从受保护绕组的抽头获得电压或者在变压器的制造中预设电压。将上述电压馈送到电压转换器（电压转换器的功耗不应影响检测和比较精度要求），将样品电压转换为U1'和电压互感器将转换电压U1。从理论上讲，U1'和U1的值应该相同。此外，部分电压从变压器，其被转换为电压U的次级输出侧引出2通过从二次输出侧变换取样电压在次级输出端，并与转换的电压U2'的相关性比较。

有两个比较过程如下：1。在电压互感器的次级输出侧电压与所选电压U1'之间进行比较。当电压差小于预设值时，可以认识到初级绕组没有发生短路或事故。当比较结果超过预设的额定范围时，将输出保护信号以触发保护系统，认识到变压器高压绕组发生短路或事故。2.将转换后的电压U2与电压U2进行比较“。当电压差小于特定值时，将不输出动作信号。当电压差超过允许的上限时，将输出保护信号。人们认识到变压器发生了事故。该电路能够识别所有短路情况并输出某些事故信号，特别是认识到几个事故的特征如下：（1）在变压器匝间短路的前期，匝间短路是间歇性的。停止通电的导体，其具有少量的短路能量和即时致动持续时间。由于匝间事故间歇发生，匝数的变化会影响变比。因此，该信号的处理将认识到前期故障的发生并避免故障扩展。（2）认识事故瞬间高阻的情况，输出事故信号。当变压器绕组发生短路时，导线和导体将在一定时间内烧坏。然而，烧坏不是处于稳定状态，并且由于高电压和电磁力的作用，烧坏部分将在绝缘破坏的地方通过电弧焊再次熔化。然后，融合线将在熔断时通过电流冲击再次断开。这种交替很快发生。在这个阶段，由于多个绕组中不会发生短路，事故只会产生少量能量。然而，变压比的变化会引起绕组断开和电压差分电路事故信号提取的充分变化。（3）当变压器的某些绕组被禁用，断路或短路时，绕组数的变化会影响变压比，从而导致电压差输出短路信号。在比较由部分电压转换的信号和从全部电压转换的可比较信号之后，信号特征可用于识别事故状态和事故严重性的顺序。由于事故状态来自每个阶段的高压或低压侧，我们不仅可以识别事故是发生在高压还是低压，还可以确定事故的阶段。