Способ защиты обмотки трансформатора от внутренних повреждений и устройство для его осуществления

Способ защиты обмотки трансформатора от внутренних повреждений и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И C-А Н-И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублнк

<1729717

1, ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 110477 (21) 2475372/2407 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 25.04.80. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 30. 04, 80 (51)м. Кл.2

Н 02 Н 3/24

Н 02 Н 7/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316. . 925. 2 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Б. Г. Новаковский и М. И. Успенский (71) Заявитель

Коми филиал AH СССР (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОБМОТКИ ТРАНСФОРМАТОРА

OT ВНУТРЕННИХ ПОВРЕЖДЕНИИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электро- . технике,в частности,к способам защиты обмоток трансформатора от внутренних повреждений.

Известны способы защиты обмоток трансформатора от внутренних повреждений (1).

Существенным признаком таких способов является необходимость отстройки от бросков тока намагничивания при включении трансформаторов под напряжение. Это приводит к эагрублению гока срабатывания защиты или увеличению времени ее срабатывания.

Известен также способ дифференци- 15 альной защиты линий, основанный на сравнении напряжений (2) . Принцип работы такой защиты заключается в том, что падение напряжения в линий в нормальном режиме должно быть рав- 20 но произведению циркулирующего тока на полное сопротивление фазы линии.

При коротком замыкании в зоне защиты такое равенство соблюдается. Это является критерием действия защиты.

Возможно использование данного способа и для защиты обмоток трансформатора. При этом отсутствует влияние броска тока намагничивания, так как такое равенство выполняется в любой 30 момент времени. Однако при защите обмоток трансформатора осуществить такой способ затруднительно. Индуктивная составляющая напряжения на обмотке зависит от индуктивности обмотки и взаимной индуктивности ее с другими обмотками трансформатора. Эти параметры из-за нелинейности характеристики намагничивания сердечника трансформатора изменяются нелинейно с изменением токов в обмотках при включении трансформатора или изменении режима. Такие изменения можно учесть путем моделирования этих параметров.

Однако моделирование весьма сложно и обладает невысокой точностью иэ-эа использования значительного количества величин и необходимости аппроксимации характеристики намагничивания сердечника, особенно при переходных процессах.

11елью изобретения является повышение чувствительности защиты путем упрощения учета нелинейности характеристики намагничивания сердечника трансформатора.

Это достигается тем, что. ч известном способе защиты обмоток трансфор матора от внутренних повреждениЯ, основанном на измерении мгновенных вна729717 чений тока и напряжения обмотки, сравнении мгновенных значений измеренногo напряжения на зажимах защищаемой обмотки с расчетным напряжением этой обмотки и формировании сипнала íà срабатывание защиты в случае отклонения измеренного напряжения от расчетного, измеряют мгновенное значение витковой

ЭДС и получают расчетное значение как сумму активной и индуктивной составляющих, причем активную составляющую получают умножением измеренного тока в обмотке на активное сопротивление этой обмотки, а индуктивную составляющую — умножением витковой ЭДС на число витков обмотки.

Устройство для осуществления способа, содержащее элемент измерения тока, подключенный через элемент умножения на постоянный коэффициент к первому входу суммирующего элемента, и орган сравнения, первый вход которого соединен с элементом измерения напряжения, второй вход — с выходом суммирующего элемента, а выход подключен к исполнительному органу, снабжено дополнительным высокоомным эле ментом умножения на постоянный коэффициент и элементом измерения витковой ЭДС, выполненным в виде дополнительной обмотки трансформатора из одного или нескольких витков и подключенным через дополнительный высокоомный элемент умножения на постоянный коэффициент ко второму входу суммирующего элемента.

Данный способ защиты осуществляют следующим образом.

Активное сопротивление и число витков защищаемой обмотки (1) считают известным и постоянным. Измеряют мгновенное значение тока через защищаемую обмотку, н определяют активную составляющую падения напряжения.

Измеряют мгновенное значение витковой ЭДС, т. е. ЭДС, наводимой на одном витке обмотки и учитывающей как режим работы трансформатора, так и нелинейность характеристики сердечнкка. Индуктивную составляющую напряжения получают как произведение витковой ЭДС на число витков защищаемой обмотки. Определяют расчетное мгновенное значение напряжения на обмотке. Измеряют мгновенное значение на-. пряжения на зажимах защищаемой обмотки. Затем сравнивают расчетное и измеренное значения напряжений.

Появление рассогласования между расчетньм и измеренным напряжениями

=видетельствует о внутреннем повреждении защищаемой обмотки. Равенство суммы активной и индуктивной составляющих напряжения на обмотке и напряжения на ее зажимах выполняется в любой момент времени при всех.возможных режимах работы трансформатора, включая режимы гнутренних повреждений обмотки. Однако в последних режи. мах равенство выполняется для измейившихся параметров обмотки, т. е. активного сопротивления и числа витков, которые отличаются от значений этих параметров неповрежденной обмотки.

5 Использование дпя расчетного напряжения этих значений неповрежденной обмотки приводит к возникновению рассогласования в случае внутреннего повреждения, что и является критерием о срабатывания защиты.

Известны обмотки силовых трансформаторов, представляющие некоторое количество витков, охватывающих сердечник трансформатора. Но они предназначены для передачи энергии. По ним

15 протекают большие токи, зависящие от режима работы трансформатора. Изменение токов ведет к изменению падения напряжения на обмотке. Падение напряжения приводит к отличию напря20 жейия на зажимах обмотки от индуцируемой в силовой обмотке ЭДС и, следовательно, вызывает снижение точности измерения витков ЭДС. Изменение падения напряжения делает затрудни 5 тельной корректировку витковой ЭДС.

По этим причинам они не могут быть использованы для получения витковой

ЭДС с необходимой точностью.

Целью предлагаемого устройства о является упрощение учета нелинейности характеристики намагничивания сердечника трансформатора и повышение точности измерений при любых режимах работы трансформатора при помощи из35 мере ни я в ит ков ой ЭДС

Это достигается тем, что в устройстве, представляющем собой трансформатор с силовыми обмотками, применена дополнительная обмотка из одного или нескольких витков, подключенная на высокоомную активную нагрузку.

Устройство для выполнения защиты приведено на чертеже.

Устройство содержит трансформатор с силовой обмоткой 1, трансформатор

45 2 тока, трансформатор 3 напряжения, элемент 4 умножения на постоянный коэффициент, суммирующий элемент 5, орган б сравнения, исполнительный орган 7, дополнительную обмотку 8

5О трансформатора из одного или нескольких витков 8, высокоомный элемент 9 умножения на постоянный коэффициент. .Ток защищаемого элемента — обмотки 1 трансформатора с измерительного элемента тока 2 через элемент 4 умножения на постоянный коэффициент, равный сопротивлению обмотки, поступает на первый вход суммирующего элемента 5. На его второй вход подается напряжение с измерительного элемента е0 8 напряжения, измеряющего витковую

ЭДС, через элемент 9, а его выход подключен к первому входу органа б сравнения. На второй вход органов сравнения подается напряжение со .ф5 второго элемента измерения нап1яже729717

Формула изобретения ния 3 на защищаемой обмотке 1. Выходной сигнал схемы сравнения воздействует на исполнительный орган 7.

При отсутствии короткого замыкания расчетное и измеренное напряжения на обмотке равны и на выходе схемы сравнения отсутствует напряжение. При ко5 ротком замыкании равенство нарушается и схема сравнения подает сигнал на исполнительный орган.

Наличие дополнительной обмотки 8 трансформатора 10, погруженной на высокоомное устройство 9 умножения на постоянный коэффициент, равный числу витков защищаемой обмотки. которое подключено на один из входов суммирующего элемента 8, позволяет учесть нели- 15 нейность характеристики намагничивания сердечника трансформатора.

Большое сопротивление нагрузки обмотки необходимо для того, чтобы падение напряжения в ней не снижало точности измерения. Активный характер нагрузки необходим для сохранения фазы витковой ЭДС.

Описываемый способ и устройство для его осу яествления Позволяют осуществить учет нелинейности характеристики намагничивания сердечника трансформатора при выполнении дифференциальной защиты по напряжению обмоток трансформатора и выполнить указанную защиту при любых режимах работы трансформатора.

1. Способ защиты обмотки трансфор- З5 матора от внутренн«х повреждений, основанный на измерении мгновенных значений тока и напряжения обмотки, сравнении мгновенных значений измеренногo напряжения на зажимах зашищаемой об- <О мотки с расчетным напряжением на этой обмотке и формировании сигнала на срабатывание зашиты в случае отклонения измеренного напряжения от расчетного, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности защиты путем упрощения учета нелинейности характеристики намагничивания сердечника трансформатора, измеряют мгновенное значение витковой ЭДС, и получают расчетное напряжение как сумму активной и индуктивной составляющих, причем активную составляющую получают умножением измеренного мгновенного значения тока в обмотке на активное сопротивление этой обмотки, а индуктивную составляющую — умножением витковой ЭДС на число витков обмотки.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее элемент измерения тока, подключенный Через элемент умножения на постоянный коэффициент к первому входу суммирующего элемента, и орган сравнения, первый вход которого соединен с элементом измерения напряжения, второй вход— с выходом суммирующего элемента, а выход подключен к исполнительному органу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительным высокоомным элементом умножения на постоянный коэффициент, элементом измерения витковой ЭДС, выполненным в виде дополнительной обмотки трансформатора из одного или нескольких витков и подключенным через дополнительный высокоомный элемент умножения на постоянный коэффициент ко второму входу суммирующего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Федосеев А. M., Релейная защита электрических систем, М., Энергия", 1976, гл. 9, рис. 9-26.

2. Климанн A-М. Р. Совершенная релейная защита, Новый метод выполнения релейной зашиты линий, И., Энергия," 1970, с. 175-186.

ПИ Эаказ 1298/48 ж 783 Подписное иал ППП Патент, Ужгород, ул. Проектная, 4