Устройство для дифференциальнофазной защиты электроустановки с регулятором напряжения (его варианты)

Устройство для дифференциальнофазной защиты электроустановки с регулятором напряжения (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ„мыл

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советский

Социалистических

Республик

«. о,г р

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-еу В 744832 (22) Заявлено 010481 (21) 3269851/24-07 (5 ) М. Ктк з

Н 02 Н 3/28 с присоединением заявки Мо (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.. 925 (088.8) Опубликовано280283. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 280283 (12) Авторы изобретения

A.H.Øàëèí и С.М.Моисеев (11) Заявитель р

Новосибирский электротехнический инстнт т„ / (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ ЗАШИТЫ

ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ С РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Йзобретение относится к релейной защите, а именно к устройствам дифференциально-фазной защиты электроустановок и может быть использовано при защите трансформаторов и авто- . трансформаторов, блоков генератортрансформатор и генератор-автотрансформатор и т.д.

lIo основному авт.св. В 744832 .известно устройство для дифференциально-Фазной защиты электроустановки с регулятором напряжения, которое содержит трансформаторы тока, установленные по концам защищаемого объекта с присоединенным блоком преобразования входных величин, подключенный к нему блок торможения в установившемся режиме, к которому по цепи дифференциального тока присоединены преобразователь дифференциального тока, блок торможения в переходном режиме, гармонический фильтр, а к выходу блока торможения в установившемся режиме присоединен через дифференцирующий блок первый блок временной памяти и первый ключ, блок сравнения с реагирующим орга.ном, выход преобразователя дифференциального тока .через дифференцирующий блок, второй блок временной памяти, второй. ключ, временной блок присоединен к блоку сравнения и непосредственно к второму ключу, выход блока торможения в переходном режиме присоединен к первому блоку временной памяти, к второму блоку временной памяти и к блоку сравнения, выход гармонического фильтра присоединен к первому блоку временной памяти и к первому ключу, который присоединен по цепи управления к . третьему ключу и к блоку торможения в установившемся режиме, а выход третьего ключа присоединен к блоку сравнения, прн этом временной блок выполнен в виде блока памяти величины предшествующего режима, а выход преобразователя дифференциального тока соединен с входом блока сравнения 1 .

Укаэанное устройство представляет собой достаточно сложную схему, содержащую большое количество различных полупроводниковых блоков, при отказе которых защита также отказывает.

Все это может привести к снижению надежности защиты.

Мерой ненадежности может служить математическое ожидание ущерба от

1001278 ненадежности защиты И УН, выраженное, например, 1 руб/год на одну защиту. Величина математического ожидания ущерба М(УН) в свою очередь зависит от коэффициента неготовности защиты в различных режимах с11.

Величину коэффициента неготовности в i-м qi режиме можно представить себе как вероятность невыполнения защитой своих функций, если возникнет 1-й режим, например, внешнее

I короткое замыкание с определенной величиной токов плеч защиты. При росте коэффициента неготовности возрастает величина математического ожидания .ущерба.

В свою очередь

X, hp)

) о) гем) > где g — интенсивность отказов за1 щиты в i-м режиме, 1 год; ,Ц вЂ” интенсивность восстановления защиты после возник новения )-й -неисправности

1 год;

Т вЂ” время восстановления испМ равного состояния защиты после возникновения j -й неисправности, год;

T „- время между моментом возникновения -й неисправности и ее обнаружением (время обнаружения неисправности), год.

T .— время, необходимое на ремонт -й неисправности, (>РМ1 год.

Из изложенного ясно, что надежность защиты может быть увеличена . за. счет снижения величины q., которое, в свою очередь, может быть достигнуто либо снижением интенсивности отказов защиты )>.„, либо повышением интенсивности восстановлений p„.(ò.å. снижением времени Tg )

Предлагаемое устройство, в отличие от известного, предназначено для одновременного решения обеих этих задач.

Цель изобретения - повышение надежности за счет уменьшения интенсивности отказов в функционировании защиты и времени восстановления за" щиты.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве дифференциально-фазной защиты с регулятором напряжения (первый вариант), в каждую фазу дополнительно введены блок защиты, элемент И, два элемента фиксации и сигнализации, а также два элемента ИЛИ, элемент выдержки времени, элемент ручного съема сигнала и элемент проверки, при этом выход каждого блока защиты соединен с первым входсм соответст.— вующего элемента фиксации и сигнализации, и с входом элемента И своей фазы, выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ и вторыми входами элементов фиксации и сигнализации своей фазы, выход элемента ручного съема сигнала соединен с третьим входом каждого элемента фиксации и сигнализации, выход элемента проверки соединен с

15 четвертым входом каждого элемента фиксации и сигнализации, выходы всех элементов фиксации и сигнализации соединены с входами второго элемента ИЛИ, а выход последнего — с входом элемента выдержки времени.

В устройство дифференциальнофазной защиты с регулятором напряжения (второй вариант) введены пороговый элемент . Два из трех, три элемента фиксации и сигнализации, элемент ИЛИ, элемент выдержки врешени, элемент ручного съема сигнала и, элемент проверки, при этом выходы блоков защиты каждой фазы соединены с входами порогового элемента Два из трех и с первыми входами соот- ветствующих элементов фиксации и сигнализации, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого. соединен с входом элемента

З5 выдержки времени, выход порогового элемента Два из трех соединен с вторым входом каждого элемента фиксации и сигнализации, к третьим входам которых присоединен выход

4О элемента ручного съема сигнала, а к четвертым — .выход элемента проверки.

Первый вариант устройства дифференциально-фазной защиты электроустановок предназначен для применения в тех случаях, когда трансформаторы тока на защищаемом объекте соединены по схеме звезда — звезда.

Второй вариант устройства дифференциально-фазной защиты электроО установок предназначен для защиты трансформаторов, блоков генератор— трансформатор, автотрансформаторов и блоков генератор — автотрансформатор, когда трансформаторы тока защиты соединяются по схеме звезда— треугольник, наиболее распространенной в отечественной практике. В этом случае любое повреждение на защищаемом объекте приводит к протеканию тока не менее, чем по двум фазам (а значит, и блокам защиты), что обеспечивает выполнение защиты с

1 использованием предлагаемого устройства. Следует отметить, что предлагаемое устройство по стоимости почти

Я не отличается от устройства-прототи1ОО1278 па (в трехфазном исполнении) и почти не требует переделок уже смонтированных цепей зашиты,.т.е, весьма удобно к применению на уже эксплуатируемых объектах. Однако применение этого устройства невозможно на тех объектах, где трансформаторы .тока защиты соединяются по схеме звездаэвезда, что иногда бывает, особенно на мощных трансформаторах и блоках.

При использовании второго устрой- 10 ства дифференциально-фазной защиты могут возникнуть некоторые трудности, связанные с тем, что его быстродействие несколько снижается по сравнению с устройством-прототипом. 35

" Увеличение времени действия связано с тем, что защищаемый объект отключается теперь уже не первым сработавшим блоком защиты, а только после срабатывания второго из блоков. g()

Это увеличение времени срабатывания окажется совершенно несущественным для очень большого количества защищаемыХ объектов, короткое замыкание некоторых, длящееся в течение времени срабатывания предлагаемого устройства, не представляет опасности для устойчивости системы.

Если все же есть необходимость повысить быстродействие защиты до уровня быстродействия прототипа, что может оказаться необходимым при защите особо ответственных объектов, следует применять более дорогое первое устройство дифференциально-фазной защиты, это может оказаться также необходимым, если дифференциально-фазная защита должна дейст, вовать на автоматическое пожаротушение поврежденной фазы трансформатора.

На фиг. 1 и 2 изображены структурные схемы предлагаемых устройств дифференциально-фазной защиты электроустановки. устройство (фиг.1) содержит зле- 45 мент 1 преобразования входных величин (ЭПВВ), присоединенный к трансформаторам тока плеч защиты и предназначенный для преобразования вторичных токов трансформаторов тока в величины, удобные для работы защиты.

Выходы элемента 1 преобразования входных величин соединены с входами элемента 2 торможения в установившемся режиме. Элемент 2 торможения преднаэначен для обеспечения необходимой тормозной характеристики реле и имеет сигнал на выходе, пропорциональный разности суммы модулей токов плеч защиты и дифференциально- 6О го тока. Такой алгоритм действия элемента 2 торможения обеспечивает максимальный тормозной сигнал на его выходе при внешнем коротком замыкании со 180© сдвигом токов и отсутст- 65 вие тормозного сигнала при внутреннем коротком замыкании и отсутствии сдвига между токами. При необходимости вместо описанного элемента может быть применен любой другой, дающий аналогичный эффект.

По цепи дифференциального тока элемент 2 торможения связан с преобразователем 3 дифференциального тока (ПДТ), элементом 4 торможения в переходных режимах (ЭТП) и гармоническим фильтром 5 (ГФ).

Преобразователь 3 дифференциального тока содержит устройст о, расщепляющее поступающий на него сигнал, пропорциональный дифференциаль ному току, в трехфазную систему с последующим выпрямлением и сглаживанием и предназначен для преобразования переменного сигнала, пропор-. ционального дифференциальному току, в соответствующий сигнал постоянного тока.

Элемент торможения в переходных режимах 4 предназначен для торможения защиты в переходных режимах броска тока намагничивания и внешнего короткого замыкания. Он может быть выполнен на основе схемы, срав нивающий амплитуды волн полупериодов дифференциального тока, выделяющей четные гармоники из дифференциального тока, и других известных принципах.

Гармонический фильтр 5 предназначен для торможения защиты в режи" ме работы зашищаемого трансформатора с перевозсуждением, например, если он включен на отключенную с обратной стороны линию электропередачи высокого напряжения.

К выходу преобразователя 3 дифференциального тока подключен дифференцирующий элемент 6 (ДЭ), который предназначен для выявления резкого изменения сигнала на выходе преобразователя 3 дифференциального тока.

К выходу дифференцнрующего элемента 6 псдключен элемент 7 временной памяти (ВП), предназначенный для запоминания наличия сигнала на

его входе на время, равное, например, 5-6 периодам промышленной частоты.

К выходу элемента 7 временной памяти подключен ключ 8, предназначенный для коммутации сигнала, снимаемого с преобразователя 3 дифференциального тока, на элемент 9 памяти (ЭП) .

Элемент 9 памяти предназначен для запоминания величины сигнала на его входе на время, равное, например, 2 с. Этот элемент может.состоять из емкости, шунтированной высокоомным резистором, и заряжающейся с малой постоянной времени до вели1001278

iчины напряжения, поступающего на элемент памяти 9 с ключа 8, истокового повторителя, вход которого сое динен с укаэанной емкостью, а выход является выходом элемента 9 памяти.

Изменением величины резистора,шунтирующего емкость, можно менять время, на которое запоминается поступивший на элемент 9 памяти сигнал. в необходимых пределах. Истоковый повторитель, обладающий большим входным сопротивлением, (порядка

10 МОм и более для серийных микросхем) обеспечивает необходимую величину выходного сигнала элемента

9 памяти, не уменьшая практически 15 время разряда упомянутой выше емкости.

При необходимости элемент 9 памяти может быть выполнен на любом другом принципе, к его выходу под- 20 ключен вход 10 схемы 11 сравнения (СС) .

Вход 12 схемы 11 сравнения подключен к выходу преобразователя 3 дифференциального тока. 25

Схема 11 сравнения имеет пять входов и один выход и может быть выполнена, например, на серийном операционном усилителе в микросхемном исполнении или любом другом аналогичном устройстве.

Вход 10 схемы 11 сравнения предназначен для того, чтобы с выдержкой времени, определяемой элементом

7 временной памяти, компенсировать положительный. сигнал, поступающий на вход 12 схемы 11 сравнения. Сигнал, поступающий на вход 10 является тормозящим.

Вход 12 схемы 11 сравнения предназначен для действия на срабатыва- 40 ние, а вход 13 — для загрубления реле до уровня тока срабатывания, равного, например, 0,4 номинального . и выше в зависимости от величины .поступающего на него сигнала. 45

Вход 14. схемы 11 сравнения пред- назначен для интенсивного торможенйя реле при внешних коротких замыканиях а вход 15 — для торможения защиты. в переходных режимах. 50

К выходу схемы 11 сравнения присоединен ключ 16, предназначенный для формирования фазного отключающего сигнала.

Ключ 17 по цепям управления при- 55 соединен к элементу 2 торможения и предназначен для коммутации сигнала, также поступающего с элемента 2 торможения на вход 14 схемы ll сравнения.

Дифференцирующий элемент 18 (ДЭ), подключенный к выходу элемента 2 торможения, предназначен для выполнения функции, аналогичных функциям дифференцирующего.элемента 6. 65

Элемент 19 временной памяти (ВП) также выполняет функции, аналогичные функциям элемента 7 временной памяти, но запоминает сигнал на время, равное например 7 — 9 периодам промышленной частоты.

Ключ 20 предназначен для коммута. ции целого ряда загрубляющих сигналов на вход 13 схемы ll сравнения.

К таким сигналам относятся: сигнал о работе устройства, регулирование напряжения под нагрузкой, сигналы от гармонического фильтра 5 и элемента 2 торможения. Кроме того, ключ

20 дает воэможность регулирования начального загрубляющего сигнала, обеспечивающего ток срабатывания защиты при открытом положении ключа

20 на уровне, например, равном 0,30,5 номинального тока защищаемого трансформатора.

Входы элементов временной памяти

ВП 7 и ВП 19 соединены с выходом элемента 4 торможения в переходных режимах, для того, чтобы обеспечить с помощью этих элементов открытое состояние ключа 20 и закрытое сос- . тояние ключа 8 в течение всего времени переходного процесса.

Вход 15 схемы 11 сравнения (СС) соединен с выходом элемента 4 торможения в переходных режимах для обеспечения торможения защиты при переходных процессах бросков тока намагничивания и внешних коротких замыканий.

Перечисленные выше элементы и связи принадлежат прототипу и входят в предлагаемое устройство без изменения. Вся описанная схема условно названа блоком зашиты.

В предлагаемом устройстве дифференциально-фазной защиты электроустановки по схеме фиг. 1 в каждой фазе защиты установлено по два таких блока защиты (фаза Al фаза А2 в фазе А; фаза Вl, фаза B2 - в фазе

В; фаза Сl, фаза С2 - в фазе С).

Выходы обоих блоков (выход элементов 16) каждой фазы соединены с первыми входами соответствующих элементов 21 фиксации и сигнализации.

Элементы 21 фиксации и сигнализа. ции (по два в каждой фазе, всего на схеме фиг. 1 шесть штук) предназначены для фиксации факта хотя бы кратковременного появления сигнала на их входе и сигнализации неисправности соединенных с ними фазных устройств защиты. Они выполнены на основе триггеров с сигнализацией одного из состояний такого триггера посредством светодиода.

Выходы всех элементов 21 фиксации и сигнализации соединены со входами элемента ИЛИ 22, сигнал на выходе

1001278

1О которого появляется при наличии хотя бы одного из сигналов на любом входе.

Выход элемента ИЛИ 22 соединены с входом первого элемента 23 выдержки времени, предназначенного для создания выдержки времени порядка

0,5 с. Сигнал на выходе элемента 23 выдержки времени предназначен для высвечивания на щите управления табло Неисправность целей защиты .

Вход элемента ручного съема сигнала 24 соединен с входом каждого элемента 21 фиксации и сигнализации, предназначенным для возврата триггера в элементе ?1 в исходное состояние. В простейшем виде элемент 24 . может представлять собой обычную электрическую кнопку .

Выход элемента 25 проверки соединен с входом каждого элемента 21, предназначенным для перевода входящего в него триггера в сработавшее состояние. В простейшем виде элемент

24 может представлять собой обычную . электрическую кнопку.

Выходы обоих блоков защиты {выходы элементов 16) каждой фазы соединены с входами элементов И 26, своих фаз.

Выход элемента 26 каждой Фазы соединен с входами обоих элементов

21 соответствующей фазы, предназначенными для возврата входящих в состав элементов 21 триггеров в исходное состояние.

Кроме того,, выходы всех трех элементов 26 соединены с входами второго элемента ИЛИ 27, сигнал на выходе которого предназначен для,отключения защищаемого объекта.

Предлагаемое устройство (фиг.2) содержит элемент 1 преобразования входных величин, присоединенный к трансформаторам тока защиты.и предназначенный для преобразования вторичных токов трансформаторов тока в величины,- удобные для работы защиты.

Выходы элемента 1 соединены с элементом 2 торможения в установившемся режиме. Элемент 2 торможения предназначен для обеспечения необходимой тормозной характеристики. реле и имеет сигнал на выходе, пропорциональный разности суммы модулей токов плеч защиты и дифференциальноFo тока. По цепи дифференциального тока элемент 2 связан с преобразователем 3 дифференциального тока, элементом 4 торможения в переходных режимах и гармоническим фильтрам 5.

К выходу элемента 3 подключен дифференцирующий элемент 6, который предназначен для выявления резкого изменения сигнала на выходе преобра, зователя 3 дифференциального тока.

К выходу дифференцирующего элемента 6 подключен элемент 7 временной памяти, предназначенный для запоминания наличия сигнала на его входе на время, равное, например, 5-6 периодам промышленной частоты.

К выходу элемента 7 подключен

5 ключ 8, предназначенный для коммутации сигнала, снимаемого с преобразователя 3, на элемент 9 памяти.

Элемент 9 памяти предназначен !

:для запоминания величины сигнала иа

f0 его входе на время, равное например

2 с.

К выходу элемента 9 подключен вход 10 схемы 11 сравнения. Вход 12 схемы 11 сравнения подключен к выхо15 ду преобразователя 3 дифференциального тока. Схема 11 сравнения имеет пять входов и один выход.

Вход 10 схемы 11 сравнения предназначен для того, чтобы с выдержкой времени, определяемой элементом

7 временной памяти, компенсировать положительный сигнал, поступающий на вход 12 схемы 11 сравнения. Сигнал, поступающий на вход 10, являет25 ся тормозящим»

Вход 12 схемы ll предназначен для действия на срабатывание, а вхсщ

13 — для загрубления реле до уровня тока срабатывания,.равного, например

0,4 номинального и выше, в зависимости от величины поступающег> на

%ю него сигнала.

Вход 14 схемы ll сравнения предназначен для интенсивного торможения реле при внешних коротких замыка-, ниях.

Вход 15 схемы 11 сравнения предназначен для горможения защиты в переходных режимах.

К выходу схемы 11 сравнения присоединен ключ 16, предназначенный для формирования фазного отключающего сигнала.

Ключ 17 по цепям управления присоединен к элементу 2 торможения и предназначен для коммутации сигнала, также поступающего с элемента 2 на вход 14 схемы 11 сравнения.

Дифференцирующий элемент 18, подключенный к выходу элемента 2 торможения, предназначен для вьнтолнения

Функции, аналогичных функциям дифференцирующего элемента 6.

Элемент 19 временной памяти также выполняет Функции, аналогичные фУнк» циям элемента 7 временной памяти, но запоминает сигнал на время, равное 7 — 9 периодам промышленной частоты.

Ключ 20 предназначен для Комкутации целого ряда загрубляющих сигналов на вход 13 схемы 11 сравнения.

E таким сигналам относится сигнал о работе устройства регулирования напряжения под нагрузкой, сигналы от гармонического фильтра 5 и элемента 2 торможения. Кроме того, ключ

1001278

20 дает возможность регулирования начального загрубляющего сигнала; обеспечивающего ток срабатывания защиты при открытом положении ключа

22 на уровне, равным 0,3-0,5 номинального тока защищаемого трансформатора.

Входы элементов 7 и 19 временной памяти соединены с выходом элемента

4 торможения в переходных режимах для того, чтобы обеспечить с помощью этих элементов открытое состояние ключа 20 и закрытое состояние ключа

8 в течение всего переходного процесса.

Вход 15 схемы 11 сравнения соединен с выходом элемента 4 для обеспечения торможения защиты при переходных процессах бросков тока намагничивания и внешних коротких замыканий. 20

Поскольку предлагаемое устройство дифференциально-фазной защиты электроустановки относится ко всем трем фазам, то на фиг.2 изображено три описанных выше блока защиты (фаза A 25 фаза В и фаза С) °

Выходы элементов 16 всех трех блоков защиты соединены со входами порогового элемента Два из трех

28 „предназначенного для выявления gp количества поступающих на его входы сигналов и выдачи сигнала на выходе, если количество сигналов на выходе не меньше двух.

Элемент 28 может быть, например выполнен на базе схемы, использующей операционный усилитель в интегральном исполнении и включенного после довательно с ним ключа. При этом каждый вход элемента 28 соединен с входом входящего в его состав усилителя соответствующим резистором.

В исходном состоянии этот усилитель смещен в отрицательную область характеристики с помощью резистора, соединяющего его вход с источ-,иком 45 питания. Еще один резистор, подключенный к выходу усилителя, и включенный между вторым концом этого резистора к общим проводам диод шунТирует выход усилителя по цепи отрица- 50 тельного сигнала. Таким образом, в исходном состоянии (при отсутствии сигналов на входе элемента 28) на входе ключа потенциал близок к нулю и ключ находится в закрытом состоя- 55 нии. Величина резистора, обеспечивающего смещение усилителя в отрицательную область характеристики, подобрана таким образом, что усилитель может быть переведен в положительную Q) область характеристики только одновременным наличием сигналов не менее, чем на двух входах элемента 28.

Ключ, входящий в состав элемента 28,,llpH этОм нахОдится в ОткрытОм сос» g5 тоянии и сигнал íà его выходе является выходным сигналом порогового элемента Два из трех 28.

Сигнал с выхода элемента .28 предназначен для отключения защищаемого объекта.

Кроме входов элемента 28 выходы блоков защиты (элементов 16) соединены с первыми входами соответствующих элементов фиксации и сигнализации 21.

Элемент 21 фиксации и сигнализации предназначен для фиксации факта хотя бы кратковременного появления сигнала на его входе и может быть выполнен, например, на базе триггера в интегральном или другом исполнении. Триггер имеет.два стабильных состояния ° В исходном состоянии он находится, если на его первый вход не поступает сигнал с выхода фазных устройств защиты (с элементов 16).

В этом случае отсутствует и сигнализация, которая может быть, например, выпоЛнена посредством светодиода, расположенного на лицевой панели реле. Если ка первый вход элемента 21 хотя бы кратковременно поступает сигнал, то триггер перебрасывается в сработавшее состояние и остается в нем до тех пор, пока лицо обслуживающего персонала не вернет его в первоначальное состояние. В сработавшем состоянии триггера горит светодиод, подключенный к одному из его плеч.

Выходы элементов 21 фиксации и сигнализации соединены с входами элемента ИЛИ 22, сигнал на выходе которого появляется при наличии хотя бы одного из сигналов на входе.

Выход элемента ИЛИ 22 соединен с входом элемента 23 задержки времени, предназначенного для создания выдержки времени порядка 0,5 с.

Сигнал с выхода элемента 23 предназначен для высвечивания на щите управления табло Неисправность цепей защиты .

Выход порогового элемента Два из трех 28 соединен с вторым входом каждого элемента 21 фиксации и сигнализации, предназначенным для возврата триггера, входящего в состав элемента 21, в исходное состояние и гашение соответствующей сигнализации.

Выход элемента ручного объема сигнала 24 соединен с третьим входом каждого элемента 21 фиксации и сигнализации, также предназначенным для возврата триггера в элементе 21 в исходное состояние. В простейшем виде элемент 24 может представлять собой обычную электрическую кнопку.

Выход элемента 25 проверки соединен с четвертым входом каждого зле1001278

10 мента 21 фиксации .и сигнализации, предназначенным для перевода входящего в него триггера в сработавшее состояние. В простейшем виде элемент

25 также может представлять собой электрическую кнопку.

Устройство дифференциально Фазной защиты электроустановки по фиг. 1.. работает следующим образом.

В нормальном режиме работы защищаемого объекта дифференциальный ток очень мал мал сигнал на выходе элемента 3, нет сигналов на выходах элементов 4 — 7. Сигналы на выходах .3„ 8 и 9 равны между собой. Следовательно, равны между собой сигналы 15 на входах 10 и 12 схемы 11 сравнения, эти сигналы уравновешивают друг друга. Сигналы на остальных:входах не могут привести к срабатыванию схемы сравнения, так как они препятствуют срабатыванию схемы 11 сравнения.

Следовательно, на выходе схемы 11 сигнала нет, нет сигнала и на выходе ключа 16. Точно так же работают в этом Р жиме и другие фазные устРой- g5 ства защиты, т.е. нет сигнала на выходе обоих устройств в каждой фазе.

Следовательно, сигналы не поступают на входы логических элементов И 26 фаз, на выходе этих элементов сигналов нет, нет сигналов на входах элементов ИЛИ 22 и 27. Следовательно, защита не срабатывает, нет сигналов ни на отключение защищаемого объекта, ни на автоматическое пожаротушение поврежденной фазы. Нет также сигнализации о неисправности защиты.

При появлении в цепях защиты неисправностей, которые приводят к ложному срабатыванию одного из блоКоВ защиты (появлению сигнала на выходе одного из ключей 16), сигнал поступает только на один из двух входов соответствующего логического элемента И 26 и этот элемент не сра- 45 батывает. Однако появление сигнала на выходе одного из ключей 16 сразу же фиксируется подключенным к выходу этого. ключа элементом 21 фиксации и сигнализации. Сигнал с выхода этого 50 элемента поступает на вход элемента

ИЛИ 22, с выхода этого элемента на вход элемента 23 выдержки времени. Сигнал с выхода элемента 23 высвечивает табло Неисправность цепей защиты на щите управления.

Представитель обслуживающего персонала после загорания табло подходит к панели защиты и по сигнализации (например горящему световоду), на элементе 21 выявляет поврежденное фазное устройство защиты. При первой же возможности это устройство заменяется исправным.

При защите особо ответственных объектов целесообразно запитать каж- g5 дое из фазных устройств от отдельны) комплектов трансформаторов тока, по отдельным контрольным кабелям, а сигнал на отключение защищаемого объекта выдать по двум независимым цепям (два промежуточных реле, отдельные цепи питания оперативным током, отдельные обмотки соленоида отключения). Эти мероприятия хотя и будут связаны с существенными дополнительными затратами, могут быть вполне экономически оправдены при защите особо ответственных объектов, например, трансформаторов :эрез которые осуществляется связь двух систем или других подобных объектов.

Если каждый из блоков защиты будет питаться от своего трансформатора тока по своему кабелю и выходные цепи защиты будет резервированы так, как описывалось выше, то надежность устройства дифференциальнофазной защиты по фиг.l будет черезвычайно повышена по сравнению с надежностью устройства-прототипа, а сигнализация о появлении неисправности будет охватывать также и токовые цепи защиты, повреждение в одной из которых не может привести к ее иэлишнему или ложному срабатыванию защиты.

Следует отметить, что пр цлагаемое устройство позволяет фиксировать не только устойчивые повреждения в блоках защиты (блоки 1-20), и токовых цепях, но и кратковременные самоустраняющиеся повреждения (сбои), возникающие из-за старения элементов и по другим причинам. Это позволяет зафиксировать и своевременно устранить большое количество повреждений элементов. После устранения соответствующего повреждения сигнализация неисправности снимается .нажатием кнопки на элементе ручного съема сигнала 24.

Если по экономическим или другим причинам принято решение запитать оба блока защиты (фаза Al и А2, фа3а В2 и 22, фаза Сl и С2) от общих трансформаторов тока, то для контроля исправности токовых цепей защиты могут быть применены специальные устройства контроля исправности токовых цепей, известные в настоящее вреMR e

При коротком замыкании в зоне защиты сигнал на выходе преобразователя 3 дифференциального тока резко увеличивается, и на выходе дифферен — цирующего элемента б появляется по= ложительный сигнал, под воздействием которого срабатывает элемент 7 временной.памяти запоминая факт появления положительного сигнала на своем входе на время, равное, напри. мер, 5-6 периодам промышленной час- тоты.

16

1001278

Под воздействием сигнала, поступающего с элемента 7, временной памя ти ключ 8 закрывается на то же самое время, не пропуская на элементе 9 памяти сигнала, пропорционального новому, увеличившемуся значению дифференциального тока, элемент 9 памяти запоминает значение сигнала, пропорционального величине дифференциального тока до его увеличения. Этот сигнал и выдается на вход 10 схемы

ll сравнения.

На вход 12 схемы 11 сравнения поступает сигнал, пропорциональный новому, увеличившемуся значению дифференциального тока,В результате 15 этого на выходы схемы 11 сравнения на время, равное 5-6 периодам промышленной частоты, появляется сигнал, пропорциональный разности увеличившегося значения дифференциального 2О тока и его предыдущего значения.

Под воздействием этого сигнала срабатывает ключ 16 и íà eio выходе появляется фазный отключающий сиг" н ал. 25

Дальнейшее поведение устройства . защиты по фиг. l зависит от вида короткого замыкания.

Если возникло однофазное короткое замыкание на землю, то при соединении трансформаторов тока защиты по схеме звезда или неполная звезда (на стороне с изолированной нейтралью) ток короткого замыкания протекает по одной Фазе защиты и обтекает оба фазные устройства, принадлежащие этой фазе. В результате появляются сигналы на выходах элементов 16 обоих блоков защиты, например фазы A. Эти сигналы запитывают оба входа элемента И 26 своей Фазы. и на выходе элемента 26 появляется сигнал. Этот сигнал действует на пожаротушение поврежденной Фазы (в том случае,. если предусмотрено автоматическое пожаротушение от r,=ïåé 45 дифференциально-фазной защиты). Кроме того, сигнал с выхода элемента

26 поступает на соответствующий вход элемента ИЛИ 27 и сигнал с выхода элемента 27 действует на отключение 50 защищаемого объекта.. Элементы 21, сработавшие после появления сигналов на выходах соответствующих ключей

16, возвращаются в исходное состояние при появлении сигнала на выходе . 5$ элемента ИЛИ 27 и, таким образом, сигнализация о неисправности цепей защиты не выдается.

Действие предлагаемого устройства дифференциально-фазной защиты .60 электроустановки по фиг.l при двухтрехфазных коротких замыканиях на защищаемом объекте будет таким же, как только что описанное, за исключением того, что срабатывает теперь не один элемент 26, а два (при двух. фаз ном к орот к ом з амык анин ) или три (при трехфазном) таких элемента. Соответственно сигнал на автоматическое пожаротушение выдается во всех поврежденных фазах.

Если внутреннее короткое э амыка,ние сопровождается появлением значительной апериодическ ой сост авляющей в первичном токе и переходными процессами в трансформаторах тока, то в течение всего времени переходного процесса на выходе элемента 4 имеется сигнал, поддерживающий элемент 7 временной памяти в открытом состоянии, а ключ 8 в закрытом состоянии, обеспечивая воздействие на схему 11 сравнения разности сигналов поступающих на входы 12 и 10 схемы

11 сравнения, и равной изменению сигнала, пропорционального дифференциальному току. На вход

15 схемы 11 сравнения в этом режиме поступает сигнал от элемента

4 торможения, который оказывает на реле тормозное действие. Кроме того, в этом режиме сигнал от элемента 4 торможения открывает также элемент

19 и ключ 20. С ключа 20 на вход 13 схемы 11 сравнения также выдается дополнительный тормозной сигнал, загрубляющий ток срабатывания защиты примерно до уровня 0,4 номинального тока защищаемого трансформатора.

Срабатывание защиты происходит в тот момент, когда действие сигнала, пропорционального дифференциальному току, и поступающего на вход 12 схемы 11 сравнения, преодолеет тормозное действие сигналов, поступающих на входы 10, 13 и 15 схемы 11 сравнения.

Быстродействие предлагаемого устройства, как и быстродействие известных в настоящее время защит, обеспечивается за счет правильного выбора типа элемента 4 торможения и величины сигнала, подаваемого с него на схему 11 сравнения.

Остальные элементы устройства в этом режиме работают точно так же, как и в предыдущем. Защищаемый объект отключается.

При витковом замыкании на защищаемом трансформаторе изменение дифференциального тока весьма мало (ориентировочно +15-20% номинального тока). При этом заметного переходного процесса в трансформаторах тока, очевидно, нет на выходе элемента

4 торможения также практически нет сигнала и блок защиты срабатывает со своим минимальным током срабатывания, равным ориентировочно 10% номинального тока по цепи: элемент 1, преобразователь 3, схема 11 сравнения, ключ 16. Чувствительность защиты в этом режиме определяется кон18

17

1001278 струкцней элемента 3. Остальные элементы при этом работают так же, как в предыдущих двух случаях.

При действии устройства регулирования защищаемого трансформатора под нагрузкой (РПН) ток в дифференциальной цепи также может возрасти, в результате чего ключ 8 закрывается и на входы 12 и 10 схемы 11 срав нения опять поступают различные по величине сигналы, что могло бы при- 10 вести к ложному действию защиты. для предотвращения ложного действия в этом режиме сигнал от РПН заводится на элемент 19 временной памяти., который открывает ключ 20 и загруб- 15 ляет защиту на все время действия

РПН до уровня примерно 0,4 номинального тока защищаемого трансформатора (или выше, если на ключ 20 поступают дополнительные тормозные сигна- g0 лы от элементов 2 торможения или фильтра 5. Величина тока срабатывания защиты в этом режиме может быть увеличена, если токи небаланса в нормальном режиме окажутся соизмери- 75 мыми с ней (например, при большом диалазоне регулирования напряжения).

Элементы 21 — 27 в этом режиме не срабатывают — они находятся в . исходном состоянии.

При включении защищаемого трансформатора на холостой ход может возникнуть большой по величине бросок тока намагничивания. В этом слу.чае защита запускается по рабочей цепи, как было описано выше, и на вход 12 схемы ll сравнения поступает сигнал больший, чем на вход 10 схемы

11 сравнения. Недействие же защиты обеспечивается за .счет тормозного сигнала, поступающего на вход 15 40 .схемы 11 сравнения с элемента 4 торможения.

Если при включении защищаемого трансформатора броска тока намагни-. чивания не возникает, а дифферен- 45 циальный ток увеличивается на величину установившегося значения тока намагничивания, то недействие защиты обеспечиВается выбором ее минимального тока срабатывания большим 50 установившегося тока намагничивания, т.е. регулировкой чувствительности схемы 11 сравнения и ключа 16.

При увеличении тока намагничивания з