Устройство для дифференциальной защиты регулировочного трансформатора

Устройство для дифференциальной защиты регулировочного трансформатора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП КСАН ИЕ

ИЗОЬРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалнстическнк

Республик (61 ) Допол н и тел ьное к а вт. с вид- ву (22) Заявлено 01,12.77 (21) 2548524/24-07 с присоединением заявки,% (5 l ) M; Кл.

Н 02 Н 5/28

Н 02 Н 7/04

Государственный комитет

СССР (23)ПриоритетОпубликовано 30 05.80 Бюллетень ре 20

Дата опубликования описания 02.06.80 по делам изооретений и открытий (53) УДК621.316. .925.2(088.8) Горьковское отделение Всесоюзного государственного проектноизыскательского и научно-исследовательского института

Энергосетьцроект" (7l) Заявитель (5 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНИИАЛЬНОИ

ЗАШИТЫ РЕГУЛИРОВОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Изобретение относится к технике ре-лейной зашиты энергосистем, а именно к релейной зашите регулировочных трансформаторов, предназначенных для продольного и поперечного регулирования напряжения под нагрузкой.

Известно применение для защиты регулировочных трансформаторов дифференциальной нулевой последовательности с торможением защиты. Зашита содержит дифференциальный токовый и дифференциально-фаэt0 ный органы, выходы которых включены через логический элемент И на исполнительный орган. По входам,дифференциальные органы включены на измерительные т1зано15 форматоры тока (ТТ), установленные ив фазных выводах первичной обмотки регулировочного трансформатора и соединенные в звезду, и йа два комплекта ТТ, установленные на обоих выводах вторичной обмот ки этого трансформатора к предызбирателю регулятора напряжения, причем вторичные обмотки этих ТТ соединены согласнопараллельно и в "звезду .

Недостатком этой защиты является ее пониженная чувствительность при несиммет ричных коротких замыканиях (к,з.) со вторичной обмотки на бак. Для устранения этого недостатка защита должна быть включена нв ТТ, установленные со стороны фазных выводов вторичной обмотки регулировочного трансформатора. Однако в этом случае невозможно применить без дополнительных мероприятий дифференциальную звшиту, т.к. предыэбиратель регулятора тка меняет полярность включения вторичной обмопси трансформатора и нарушает принцип дифференциальной сборки вторичных обмоток ТТ.

Белью изобретения является повышение чувствительности дифферейциальной заши иы регулировочного трансформатора. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дифференциальной защиты регулировочного трансформатора, еодержвшее установленные по. концам зашишаемого объекта два комплекта измерительных трансформаторов тока, вторичные обмоч

3 73

km которых соединены в звезду", дифференциальный токовый и дифференциальнофазный органы, первые объединенные входы которых включены в нейтраль звезды измерительных трансформаторов тока, уотановленных на фазных выводах первичной обмотки регулировочного трансформатора, а третий axon дифференциального токового органа подключен к фазным вы.водам измерительных трансформаторов тока, уста-. новленных на вводах вторичной обмотки регулировочного трансформатора, причем выходы дифференциальных органов включены через логический элемент И на исполнительный орган, дополнительно введены ч преобразователь ток-напряжение, элементы времени, памяти, переключающие органы и дифференциально-фазный орган, при этом вход преобразователя ток-напряжение включен в нейтраль звезды упомянутых измерительных трансформаторов тока вторичной: обмотки регулировочного трансформатора, два входа дополнительного дифференциально-фазного органа подключены к выводам одной фазы измерительных трансформаторов:тока обеих обмоток регулиро- . вочного трансформатора, а два выхода этого органа через. элементы времени и памяти подключены к переключающим орга-.

Йам, замыкающие контакты которых первыми выводами подключены:: к разнополярным выводам выхода преобразователя ток-на-пряжение, à zo вторым объединенным выводам контактов и средней. точке выхода этого преобразователя подключены . вторые объединенные входы дифференциального токового и дифференциально-фазного орга«.

8039 4 иметь повышенные погрешности кроме тоrо, внешнее междуфазное к.з. может произойти, когда регуляторы напряжения под нагрузкой (РПН) отдельных фа.; рассогла.— сованы. Отмеченное является причиной протекания в нейтралях "звезд" ТТ токов небаланса, первые гармоники которых èìeют произвольную ориентацию. Дифферейциальнь1е органы и устройство в целом мо10 гут ложно сработать в этом режиме. Для предотвращения ложной работы устройства дифференциальный токовый орган имеет тормозной блок, подключенный к фазным вь водам ТТ 5, установленных на вводах вто15 ричной обмотки регулировочного трансформатора. В качестве алгоритма формирования тормозного сигнала может быть принята сумма модулей токов фаз за вычетом модуля утроенного тока нулевой по20 следовательности. дифференциально-фазный орган 8 выполняется двухполупериодным для повышения быстродействии и сравнивает направления токов нулевой последовательности ТТ 5

25 и 6.

В дифференциально-фазном органе входные токи преобразуются в последователь" ность прямоугольных импульсов с шириной

Т, . Особенностью дифференциально-фазного

З0 органа в предлагаемом устройстве защиты является то, что этот орган имеет разные алгоритмы формирования длительности им.пульсов по входам. Для первого входа, подключенного к ТТ 6 первичной обмотки, алÇ5 горитм формирования Ти определяется соотношениями; т=e

Г РИ "сигн («-у а для второго входа,.подключенного к ТТ

5 вторичной обмотки, алгоритм формирования Т«,« определяется соотношениями

7 о

1сиГН C y -СИГИ СИГН "

Йов.

Сущность изобретения поясняется чертежом. Устройство содержит основной трап-40 сформатор 1, регулировочный трансформатор 2, избиратель 3 регулятора напряжения, предызбиратель 4 регулятора напря-. жения, трансформаторы тока 5, 6, дифференциальный токовый орган 7 дифферен „45 циально-фазный орган 8, дополнительный дифференциально-фазный орган, включенный на фазные токи 9, элементы времени 10, 11, элементы памяти 12, 13, переключающие органы 14, 15 преобразователь ток- 50 напряжение 16, логический элемент И 17, me исполнительный орган 18.

Дифференциальный токовый орган 7 имеет торможение в режиме включения трано-, ,1 форматора на холостой ход, например, вто- 55 рой гармоникой дифференциального тока и торможение при внешних междуфазных к.з.

При внешних междуфазных кз. ТТ могут И СИГИ ПРИ СИГН -у

T„=t«.«««-q "P СИГН y длительность сигнала на заданном уровне; мгновенное значение тока сигнала дифференциально-фаз-. ного органа; заданный уровень формирования импульсов дпффереициал но-фазного органа.

7380

Включение дифференциальных органов на токи нулевой последовательности позволяет существенно уменьшить составляющую тока небаланса, обусловленную действием

РПН. Действие РПН вызывает две составпяюшие небаланса в дифференциальной защите. Первая из них вызвана возможностью рассогласования положений РПН фаз. Имеющиеся в настоящее время комплексные сиотемы автоматического регулирования коэф- 1О фициента трансформации обеспечивают блокировку при неисправности элементов тракта регулирования и электроприводов РПН, при этом рассогласование не может превысить одну ступень регулирования, а вызванный рассогласованием ток небаланса ие превысит величины I/N тока нагрузки, где М вЂ” число ступеней регулировании.

Вторая составляющая обусловлена тем, что в момент перехода избирателя РПН с одного ответвления на другое замыкаетса на активное сопротивление часть вторич ной обмотки регупировочного трансформатора, расположенная между этими ответ» впениями, нри этом ток в замкнутых вит25 ках примерно равен номинальному. Это означает, что со стороны источников питания, т.е. в обмотках регупировочного трансформатора возникают токи, сумма которых ориентировочно составляет 1/N номинапь»30 ного тока первичной обмотки и зависит от положения избирателя РПН. В цикле уа6оты переключателя возможность рассинхронизации моментов переключения весьма велика, поскольку длительность процесса пе- 5 рехода избирателя РПН из одной позиции: в другую составляет 20-40 мс.

При напожении рассогласования РПН фаз и рассинхронизации моментов переклю40 чения избиратели РПН небапанс дифференциальных органов, включенных на токи нулевой последоватепьности, может достиг нуть величины 2/N номинального тока первичной обмотки регулировочного трансфор45 матора, если нагрузка равна номинальной.

В режиме нагрузки полная погрешность

ТТ невелика и не превышает 3%.

Дифференциальнс -фазный орган 9 предназначен для выявления взаимного надрав»50 пения токов на вводах обмоток регулировочного трансформатора в режиме нагрузки. По направлению токов в обмотках в этом режиме можно судить о положении предызбирателя РПН и о полярности вкпю,55 чения вторичной обмотки. Дифференциальнофазный орган 9 имеет два выхода. Сигнал на одном выходе появляется при одинаковом направлении токов по отношению

39 б к вводам обмоток регулировочного трансформатора, а сигнал на другом выходепри разных направлениях токов. Поскольку контроль направления токов осуществпяеч са в режиме нагрузки, дифференциальнофюный орган 9 выполнен однофазным и включен на токи одной фазы. В дифференциально-фазном органе 9 входные токи преобразуются в последовательность прямоугольных импульсов с шириной Т . Срав» нение сигналов осуществпается в двух компараторах, причем в один из них входной сигнал, например, от ТТ 5 подается с прямой полярностью, а в другой компаратор — с обратной полярностью. Алгоритмы формированиа длительности импульсов по входам дифференциально-фазного органа 9 такие же, как и по входам с тем же номером дифференциально-фазного органа 8., Сигналы на выходе дифференциапьнофазного органа 9 управляют полярностью подключении вторых входов органов 7 и

8 к ТТ 5. Это позвопяет согласовать полярность включения вторичной обмотки ðåгулировочного трансформатора с полярностью включения органов 7 и 8. Указанное управление полярностью включения дифференциальных органов осуществляется переключающими органами 14 и 15, имеющими замыкающие контакты.

Преобразователь ток-напряжение 1 6, выполненный, например, как промежуточный ТТ с резистивной нагрузкой н& Вто» ричной обмотке предназначен дпя облегче ния режима работы контактов..переключающих органов 14 и 15. Вход преобразоватепя включен в нейтраль сборки вторичных обмоток ТТ 5, а выход имеет три точки: среднюю и две крайние, сигналы в которых в любой момент времени равны по вели-. чине и имеют противоположную полярность относительно средней точки. Вторые входы органов 7 и 8 подключены к средней точке и к одной из крайних точек в зависимости от состояния переключающих органов, т.е. в конечном счете в зависимости от то го, на каком из выходов дифференциальнофазного органа 9 имеется сигнал.

Элементы времени. и памяти предназначены дпя предотвращения изменении полярности включения органов 7 и 8 в момент внутреннего к.з. в регупировочном трансформаторе, что, в свою очередь, предотвращает отказ защиты.

При броске тока намагничивания в режиме включения трансформатора на холостой ход ипи в режиме восстановления напряжения при отключении близкого к.з. пож738039 . 8 ная работа защиты предотвращается тор. можением дифференциального токового органа, причем в качестве тормозного сит нала может быть принята вторая гармоника дифференциального тока.

При внешних междуфазных к.э. ложная работа защиты. предотвращается торможением дифферэнциального токового органа.

Отстроенность защиты в режиме внешнего однофазного к.з. обеспечивается тем, к дифференциальной защите регулировочных . трансформаторов режим, характерный тем, что предызбиратель и избиратель РПН занимают одно и то же положение. Если в

15 этом режиме по обмбжам основного траноформатора протекает ток и отсутствует внутреннее повреждение в регулировочном

:трансформаторе, током обтекаются только

ТТ вторичной обмотки регулировочного трансформатора, причем при внешних к.э.

25 на землю весь ток нулевой последовательности трансформируется в дифференциальную цепь зашиты. Дифференциальная защита в этом режиме не должна срабатывать.

Если коэффициент торможения дифференци-;

30 шемся протеканием тока только в одном плече, то при внутренних повреждениях за щита будет отказывать. Несрабатывание предлагаемого устройства защиты при уке- з5 занном положении цредызбирателя и избирателя.PITH и внешнем к.э. на землю обеопечивается дифференциально-фазным органом 8. Действительно, в этом режиме на вход схемы сравнения со сторонй первичной обмотки регулировочного трансформа тора подается непрерывный сигнал, и дифференциально-фаэный орган 8 не сраба1 ывает.

В режиме, когда предыэбиратель и иэ биратель РПН занимают одно и то же положение, на выходах дифференциально-ф аэного органа 9 сигналы отсутствуют пото му, что на компараторы со стороны ТТ 6 подается непрерывный сигнал. Указанное состояние дифференциально-фазного органа 9 необходимо для того, чтобы предок

----.вратить одновременное замыкание контактов переключающих органов 14 и 15, котсфое может привести к повреждению преобраэователя ток«напряжение или к поврежчто дифференциально-фаэный орган 8, имеющий заданый угол блокировки, напри мер 60О, не срабатывает.

Специфическое требование предъявляет ального токового органа выбирать в рассмотренном выше режиме, характеризуюдению контактов при вскзникновении к з. на землю в этом режиме.

При витковых к.з. в обмотках регулировочного трансформатора, а также при однофаэных и двухфазных к.з . на землю в защищаемой зоне органы 8 и 7 срабатывают и защита действует на отключение.

Для предотвращения торможения дифференциального токового органа 7 при вит ковых к.з. токами нагрузки характеристика процентного торможения имеет независимый участок.

Если витковое к.э. происходит, когда избиратель РПН занимает то же йоложение, что и предызбиратель, ток протекает только по TT первичной обмотки регулировочного трансформатора, В этом режиме на вход схемы сравнения дифференциально-фазного органа 8 со стороны вторичной обмотки регулировочного трансформатора импульсы. отсутствуют, а со стороны первичной обмотки на вход схемы сравнения подается сигнал,. имеющий скважность, и это обеспечивает срабатывание дифференциально>-фазного органа 8 и зашиты в целом.

Таким образом, использование предлагаемого устройства повышает чувствительность защиты регулировочных трансформаторов; это позволяет производить аварийное отключение в начальной стадии повреждения и сократить расходы на ремонт трансформаторов.

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной защиты регулировочного трансформатора, содержащее установленные по концам защищаемого обьекта два комплекта измерительных трансформаторов тока, вторичные обмотки которых соединены в звезду, дифференциальный токовый и дифференциально-фазный органы, первые объединенные входы которых включены. в нейтраль звезды измерительных TpaH M&TopoB т(жа установ ленных на фазных выводах первичной обмотки регулировочного трансформатора, а третий вход дифференциального токового органа подключен к фазным выводам измерительных трансформаторов тока, установленных на вводах вторичной обмотки регулировочного трансформатора, выходы дифференциальных органов включены через логический элемент И на исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, оно дополнительно снабжено преобразователем ток-напряжение, элементами Бремени, па9 738039 in мяти, переключающими органами и диффе- гана через элементы времени и памяти ренпиально-фазным органом, при атом вход подключены к.переключающим органам, за преобразователя ток напряжение включен мыкающие контакты которых первыми выв нейтраль звезды упомянутых измеря водами подключены к разнополярным вытельных трансформаторов тока вторичной водам выхода преобразователя,ток-aanpsобможи регулировочного трансформатора, жение, а ко вторым объединенным выводам два входа дополнительного дифференциалы контактов н средней точке выхода этого но-фаэного органа подключены к выводам преобразователя подключены вторые объе одной фазы измерительных трансформато- динейные входы дифференпиального торов тока обеих обмоток регулировочного е нового s дифференпиально-фазного орга трансформатора, а два выхода этого ор- нов.

Составитель Л, Корнеева

Редактор В, Левитов Техред,О. Легеза Корректор E. Папп

Заказ 2676/32 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4