Устройство для быстродействующей дифференциальной защиты трансформаторов

Устройство для быстродействующей дифференциальной защиты трансформаторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

, Ь 66778

Класс 21с, 68зв

ОГ1ИаАНИК ИЗОБ1 ЧТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

v Фу

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЙ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Заявлено 26 ноября 1944 г. за ¹ 646/336070 в Народный Комиссариат электропромышленности СССР с присоединением заявки от 26 февраля 1945 г. М 742/337102

Дифференциальные реле для защиты трансформаторов, как известно, могут неселективно действовать от толчков намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора или при восстановлении напряжения после ликвидации внешнего короткого замыкания.

Методы борьбы с этим неселективным действием на отдельных этапах развития релейной техники были различны и могут быть в основном сведены к следующему.

1. Применение реле с зависимой или независимой выдержкой Времени, достаточной для спадания намагничивающего тока до величины, при которой дифференциальное реле возвращается в исходное положение.

Этот метод не обеспечивает необходимого быстродействия и не может быть рекомендован, особенно для систем, близких к пределу устойчивости, или в случае сочетания дифференциальной защиты трансформатора с дистанционной защитой линий.

2, Применение различных блокировок, действующих в зависимости от величины напряжения.

Этот метод обеспечивает быстродействие в большом числе случаев эксплуатации, однако имеются режимы, когда реле работают с выдержкой.времени или могут действовать неселективно.

3. Применение реле с торможением от токов высших гармоник.

Эти реле обладают достаточно высокими качествами, Они представляют собой, однако, громоздкий комплект, состоящий из релейных элементов, промежуточных трансформаторов, выпрямителей, фильтров и регулируемых сопротивлений, очень сложны в производстве, наладке и эксплуатации и обслуживаются персоналом достаточно высокой квалификации.

4. Применение устройств, действующих в зависимости от наличия постоянной составляющей в кривой тока. № б6778 — 2-Такие устройства представляют собой также достаточно сложные комплекты, состоящие из релейных элементов, промежуточных трансформаторов, выпрямителей и сглаживающих фильтров. Релейные элементы получают питание по схеме однополупериодного выпрямления и, в зависимости от схемы включения, действуют от одних только положительных илп соответственно отрицательных полуволн тока. Действие защиты возможно только при совместной работе элементов, реагирующих как на положительные, так и на отрицательные полуволны тока, что и имеет место при аварии, При включении трансформатора в кривой тока преобладают положительные или отрицательные полуволны, работает только один из релейных элементов и защита действовать не может.

Опыт эксплуатации дифференциальной защиты трансформаторов показал, что при уставке тока трогания дифференциального реле, соответствующей трех-четырехкратному значению номинального тока трансформатора, дифференциальная защита не действует при толчках намагничивающего тока. Однако это приводит и неизбежному загрублению защиты.

Предлагаемое устройство для быстродействующей дифференциальной защиты трансформаторов обеспечивает быстродействие при аварийных режимах и предотвращает неправильное действие от толчков намагничивающего тока при эксплуатационных режимах за счет повышения чувствительности его при аварии в зоне действия защиты и загрубления при наличии толчков намагничивающего тока.

Согласно изобретению, в предлагаемом устройстве, содержащем в каждой фазе два балансных электромагнитных элемента, снабженных тормозными катушками и имеющих последовательно включенные контактные системы, применены наложенные на магнитопроводы этих балансных элементов катушки постоянного тока, ампервитки которых осуществляют указанное выше повышение чувствительности.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства для диф. ференциальной защиты. Устройство представляет собой сочетание двух введенных в каждую фазу балансных электромагнитных элементов, воздействующих на общую контактную систему.

Рабочая система каждого элемента имеет магнитопровод, на котором расположены две катушки: одна — переменного тока РС, (РС ) и другая постоянного тока РП (РПр), получающая питание при работе пускового токового реле А, также включенного в дифференциальную цепь защиты.

При питании одной только катушки переменного тока, реле имеет чувствительность порядка 2 — 2,5 а. При помощи дополнительного прогиводействующего усилия чувствительность реле загрубляется до

20- — 25 а.

Для создания этого противодействующего усилия могут быть использованы, например арретирирующая пружина или груз; при всей конструктивной и производственной простоте этого способа пружина имеет тот недостаток, что приводит к повышенным вибрациям якоря реле при работе его на переменном токе, а груз, увеличивал инерцию подвижной системы, может привести к повышению собственного времени реле.

Создание тормозного момента может быть достигнуто также при помощи постоянного магнита IThfi(ITMq), или электромагнита постоянного тока, что принципиально равноценно; постоянное питание катушки электромагнита не может считаться серьезным недостатком ввиду

-относительно малой величины потребляемой им мощности.

М 66778

Каждый из балансных элементов снабжен также тормозной системой переменного тока Т (Т2), включаемой, как обычно, в плечи дифференциальной защиты и предотвращающей неселективное действие ее при коротких замыканиях вне защищаемой зоны.

Контактная система реле выполнена таким образом, что каждый из элементов при своем действии изоляционным упором нажимает на контактную пружину, прижимая ее к общему неподвижному контактному мостику. Таким образом, контакты реле оказываются замкнутыми только в том случае, если действуют оба его элемента, при действии же только одного из них цепь контактов остается разомкнутой.

При рассмотрении работы устройства в различных эксплуатационных режимах необходимо учесть, что ампервитки катушки РП,(РП,) постоянного тока рабочей системы рассчитаны так, что создаваемый ими действующий момент практически компенсирует момент, создаваемый постоянным магнитом ПМ, (ПМ ) или заменяющим его устройством.

При этом катушки реле включаются так, что при одинаковой полярности катушки PCi (РС2) переменного тока обоих элементов их катушки РП (PJ7>) постоянного тока имеют противоположную полярность.

При аварии в зоне защиты уравнение движения реле (без учета действия тормозных катушек переменного тока): Иа = К т (У(У,) И, — 1„И.Л М вЂ” М. cVI„=

О т т

= К f ($,)dt + 2/г - N,N„j(g,)dt kg„ .М„„— М, ¹ 1. где: Мд

К

f(l )

N, jn

N„

М„„, Мт — действующий момент реле, — коэффициент пропорциональности, — мгновенное значение синусоидально изменяющегося тока. — число витков катушки PC переменного тока, — Ток в катушке РП постоянного тока, — число витков катушки РП постоянного тока. — момент, создаваемый постоянным магнитом ПМ, — механический момент (трение и пр.). т

Так как f (/,) dt является квадратом эффективного значения

\. о г

1 ( тока, то 7 j (1г,,)dt является средним значением тока за период. коО торое равно нулю, а А/ N M„„, то действующий момент реле равен:

Мд =Ц N — М т, е. реле действует с нормальной чувствительностью, определяемой только ампервитками переменного тока.

При аварии вне защищаемой зоны действие рабочей системы в принципе аналогично рассмотренному выше, но корректируется действием тормозных катушек переменного тока так же, как и в обычных дифферегшиальных реле с тормозными катушками.

При толчках намагничивающего тока происходит ослабление или усиление потока катушек постоянного тока рабочей системы за счет действия преобладающих положительных или отрицательных полуволн в кривой намагничивающего тока. В результате этого один из элементов реле срабатывает, а другой оказывается под действием еще более увеличившегося тормозного момента. Контакты реле остаются разомкнутыми, и защита не действует.

Так как в качестве пускового элемента применено токовое реле с высоким коэффициентом возврата (порядка 0,85), питание катушек постоянного тока снимается раньше, чем происходит затухание постоянной составляющей намагничивающего тока, и реле резко возвращается в исходное положение.

Зто обеспечивает надежность работы устройства в эксплуатации.

После регулировки реле на заводе настройка его практически сводится к выбору уставки пускового элемента, что является серьезным преимущесгвом предлагаемого устройства, которое осуществляет чувствительную защиту, быстродействующую во всех эксплуатационных режимах.

Предмет изобретения

1. Устройство для быстродействующей дифференциальной защиты трансформаторов, содержащее в каждой фазе два балансных электромагнитных элемента, снабженных тормозными катушками и имеющих последовательно включенные контактные системы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения быстродействия при аварийных режимах и предотвращения неправильного действия от толчков намагничивающего тока при эксплуатационных режимах, магнитопроводы балансных элементов снабжены катушками постоянного тока, ампервитки которых повышают чувствительность при аварии в зоне действия защиты и загрубляют устройство при наличии толчков намагничивающего тока.

2. В устройстве по п. 1 применение дифференциального реле для управления цепью катушек постоянного тока. — Э

:й 66778

Редактор И. М. Дубинский

Поп и ипографня ЦБТИ, Москва, Петровка, 14. д . к еч. 14.111 62 г

Зак. 2129

ЦБТИ Комитета по делам

Москва, Т

Техред Т. П. Курилко Корректор В. М. Андрианова

Формат бум. 700(108 /, Объем 0,44 изд. л.

Тираж 200 изобретений и открытий при Совете Министоов СССР

Центр, М. Черкасский пер, д. 2/6.