Устройство для дифференциальной защиты силового трансформатора

Устройство для дифференциальной защиты силового трансформатора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистические

Респубпик (ii>792462 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 04.01. 79(21) 2706701/24 07 с присоединением заявки .%— (23) Приоритет

Опубликовано 30 12 80 Бюллетень № 48 (51) М. Кл.

М 02 Н 3/28

Н 02 Н 7/04

Государственный комитет ло делам изобретений н открытий (53) УДК 621.316. .925 (088.8) Дата опубликования описания 31. 12.80 (72) Автор изобретения

E. П. Королев

Горьковское отделение Ордена Октябрьской Революции всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей Энергосетьпроект" (71) Заявитель! (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ

ЗАЩИТЫ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной дифференциальной защите, н может быть использовано, например, для защиты трансформаторов, блоков генератор-трансформатор и генераторов при коротких замыканиях, Известны устройства для дифференциальной защиты трансформатора, содержащее датчики тока, пусковые органы, подключенные к датчикам тока через выпрямители, и органы блокировки от бросков тока то

"намагничивания (11, (2) и (3).

Общим недостатком этих устройств является необходимость загрублення защиты для отстройки от периодических бросков

15 тока намагничивания, которые могут превышать номинальный ток трансформатора.

Наличие торможения по второй гармонике тока может вызвать загрубленне зашиты и задержку в срабатывании при переходном процес.с се, к.з. в защищаемой зоне, так как в токе могут . содержаться четные гармоники.

Другим недостатком рассмотренных устройств является необходимость учета

2 небаланса, обусловленного наличием регулнрования напряжения под нагрузкой (РПН) при выборе установки срабатывания защиты.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для дифференциальной зашиты силового трансформатора (.4 н 53, содержащее датчики тока, пусковые органы.и трехфазный орган блокировки от небалансов, обуслов ленных бросками тока намагничивания и погрешностями трансформаторов тока при внешних к.з. в переходном процессе. В отличие от рассмотренных устройств, орган блокировки в прототипе позволяет блокировать защиту также в случаях, еслн бросок тока намагничивания в одной или двух фазах двухполярный.

Недостатком прототипа является необходимость учета РПН при выборе тока ,срабатывания защиты, что ограничивает .ее чувствительность значениями порядка

0,3 от номинального тока трансформатоjpG, ключен своим входом к входу компаратора и осуществляет увеличение длительности единичного входного сигнала на

20 мс для повышения надежности работы защиты при искажении токов от насыщения магнитопроводов трансформаторов тока.

Выходы Расширителя 12 импульсов и бло кирующего органа 8 подключены к входам логической схемы И 13, к выходу которой подсоединен элемент 14 задержки, осуществляющий задержку в срабатывании ис полнительного органа 15 для согласования по времени поступления рабочего и блохирующего сигналов.

Кроме того, . выход блокирующего ор гана 8 соединен с входом ускорения инер ционного органа 9 для обеспечения воэможности правильного действия защиты в случаях перехода внешнего к.з. в защищаемую зону и возникновения повреждения в зоне действия защиты от броска тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение.

Устройство работает следующим обре о зом.

В нормальном режиме напряжения на выходе датчиков 4,5 и 6 тока, выполнен, ных например, на базе реле РНТ с возI можностью выравнивания ампервнтков плеч (см.фнг.2), не превышают уровнясрабатывания компаратора 11, сигнал на его выходе, а следовательно н на первом входе логической схемы И 13 равен нулю.

В этом режиме сигналы на входах органа

8 двухполярны, что не приводит к его срабатыванию о принципу действия. Поэтому орган 8 не срабатывает и имеет на выходе сплошной сигнал, равный логи ческой единице, разрешающий прохождение рабочего сигнала от комнаратора 11 через расширитель 12 импульсов к логи ческой схеме И 13 и запрещающий ускс»

1, рение.

При переключении РПН на одну ступень в егоposy увеличения или уменьшения коэффициента трансформации силового трансформатора происходит ступенчатый скачок напряжения на выходе датчиков 4,5,6 тока, и следовательно на входах органов

8,9 и втором входе сумматора 10. При этом режим работы органа 8 не иэменяетса, так -как ск=налы на его входах

sce двухполярные,,симметричные, а напряжение на выходе инерпионного органа

9 начинает увеличиваться, экспоненциальМо стремясь к уровню напряжения на его sxoae, но с обратным знаком. Постоянная времени инерции органа 9 (Т ) 3 792462

Дпя того, чтобы защита была чувстви тельна х коротким замыканиям одного витка обмотки трансформатора чувствительность ее должна быть выше.

Целью данного изобретения является повышение чувствительности защиты и обеспечение ее независимости от наличия регулирования нацряжения.

Эта цель достигается тем, что устройство, содержащее трансформаторы тока . 10 всех присоединений, вторичные обмотки которых через датчики токов соединены э, дифференциальную схему, трехфазный ,орган блокировки от переходных токов небаланса, подключенный к выходам дат 15 чиков така, элемент задержки, к выходу которого подключен исполнительный элемент, дополнительно снабжено выпрямителем, подключенным к выходам датчиков тоха сумматором инерционным инверти» 20 рующим органом, компаратором, расширителем импульсов и логическим элементом

И, при этом выход выпрямителя соединен с первым входом сумматора непосредственно, а со вторым - через инерционный инвертирующий орган, вход компаратора подключен к выходу сумматора а выход через расширитель импульсов к первому входу логического элемента И, второй вход которой соединен с выходом упомя- 30 нутого блокирующего органа и с входом ускорения инерционного инвертирующего органа, а выход логического элемента И подключен к входу элемента задержки.

На фиг.l изобРажено данное устрой- 35 ство на фиг.2 — схема включения датчика тока.

C обеих сторон защищаемого обьекта

1 установлены трансформаторы тока 2 и 31 вторичные обмотки которых через датчи- 4, ки 4,5,6 токов соединены в дифференциальную схему. К выходам датчиков тока подключен выпрямитель 7 и.орган 8 блокировки от всех видов переходного небаланса, например, по С4 и 5, Выход выпрямителя соединен с входом инерционного инвертирующего органа 9, осуществляющего преобразование прямоугольного перепада напряженка на входе

s соответствующе эхспоненциальный пере 50 пад с инверсией знака на выходе. Вход и выход инерционного органа смдинены:. с входами сумматора 10, обеспечивающего на выходе нулевой небаланс в установившемся режиме органа 9. Выход сум- 55 матора соединен с входом компаратора

11, на котором устанавливается agpca, соответствующий установке срабатывания

Защиты. Расширитель 12 импульсов под» ведена в исходное состояние и готова к действию.

Аналогично работает схема зашиты при внешних коротких замыканиях.

При к.з. в защищаемой;*не (в том числе и при замыкании одного витка обмотки трансформатора) блокирующий орган

8 не срабатывает н сохраняет логическую единицу на выходе, так как сигналы ыа его входах двухполарыы.

Перепад напряжений на входах сумматора в течение некоторого времени (боль ; ше времени срабатывана защиты) превы шает уставку компврвтора 11. Сигнал (логическая единица) с компарвтора 11 поступает на первый вход схемы 13. Это при наличии единицы нв втором входе, приводит к появлению единичного сигнала

:на выходе элемента 14 задержки и через.

0,025 с срабатывает исполнительный орГан 15.

Схема защиты отстроена от резкого сброса небалвысв с перепадом, превышающим уставку срабатывания компаратора 11.

Это обеспечивается тем, что при спаде, разность напряжений на входе, а значит и нвпражеыие на выходе сумматора 10 имеет знак, противоположный рабочему сигналу и поэтому не возбуждает компаратор 11.

При к.з. в защищаемой зоне и насыщении трансформаторов тока компврвтор может работать в режиме чередующихся срабатываний и отпусквыий, что могло бы привести к отказу защиты изьа периодического сброса элемента 14 задержки, если бы не было расширителя 12, осущест-. вляющего заполнение пауз в сигналах от компвратора 11 и обеспечивающего нор мальную работу защиты в целом.

Устройство позволяет выполнить защиту трансформатора с током срабатывания около 0,1 от номинального тока трвноформатора независимо от наличия РПН, и отстроенную от всех видов ыебаланса.

Время действия защиты не более 25мс.

Устройство может быть использовано для защиты геыераторов и блоков гене ра тор-трансформатор.

Экономическая целесообразность зак лючвется в том, что исключаются неправ . вильные отключения защищаемых объекгов и уменьшается время устранения повреж денна при витковых замыканиях, что йовышает срок службы электрооборудовв) нйя. орм ула изобретения

Устройство дла дифференциальной защиты силового трансформатора, содержа

Так квк вставка срабатывания компараторв 11 отстроена от небаланса одной ступени РПН, то компарвтор 11 не сра- д батывает, а через время 4-5, когда по абсолютному значению напряженна ыа обоих входах сумматора 10 станут рав- ны между собой, но обратны по знаку, нв входе компаратора 11 вновь установит-2О са нулевой сигнал.

При включении защищаемого трансформатора под напряжение или при восстановлении напряжения в сети комплект тран оформвторов тока, соответствующий включаемой обмотке, замеряет ток намагничивания силового трансформатора. Ток пртекает через датчики 4,5,6 „, гока и, если он превышает устввку срабатывания зашиты, срабатывает компврвтор 11 и через расширитель 12 на первый вход схемы 13 И поступает логическая единица.

К этому времени на втором входе схемы 13 была логическая единица от оргв- И на 8 поэтому запускается элемент 14 с временем задержки f " 0,025 с.

Твк как бросок тока намагничимниа хотя бы в одной из трех фаз однополярен,,то по принципу действия органа 8 на его выходе Появляется логический нуль через время ф 0 02 с. Обязательно должно соблюдаться условие: bg А t В момент прихода нуля нв второй вход схемы И 13 с выхода органа 8 элемент

14 сбрасывает набранное время н исполнительыый орган 1,5 не срабатывает, СВшовременно сигнал (логический нуль) с выхода 8 поступает на вход ускорения инерцисжности органа 9, чем обеспечива- + етса быстраа компенсация ыебалансв на входе сумматора 10 (напряжения на обоих входах 10 равны по модулю и противоположны по знаку). При этом осуществляет са запоминание предшествующего режима на инерционном элементе в органе 9 с тем, чтобы после окончания действия сигнала с органа 8 схема органа 9 была при

5 79246 выбирается по крайней йере нв один порядок больше времени срабатывания.эапаты (ty ).

В данном случае з 0,025 с, Жачнт можно принять Т (0,25-0;3),с 5

Кроме того, 5 T 1,25-1,5 с должно буть значительно меньше времеын отработки одной ступени регулирования переключателем РПН (Й„-е< ). Обычно о >

10 с, следовательно условие ) 5 7 1е соблюдается с большим запасом.

7 7924 щее трансформаторы тока всех присоединений, вторичные обмотки которых через датчики токов соединены в дифференциальную схему, трехфазный орган блокировки от переходных токов небаланса, подключенный к выходам датчиков тока, элемент задержки, к выходу которого подключен: исполнительный элемент, о т л и ч а1 ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и независимости ip от наличия регулирования напряжения, оно дополнительно снабжено выпрямителем, подключенным к выходам датчиков тока, сумматором, инерционным инвертирующим органом, компаратором, расширителем импульсов и логическим элементом

И, при этом выход выпрямителя соединен с первым входом сумматора непосредственно, а со вторым — через инерционный инвертирующий орган, вход компаратора подклн -ур чен к выходу сумматора, а выход через расширитель импульсов к первому входу логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом упомянутого

62 8 блокирующего органа и с входом ускорения инерционного инвертирующего органа, а выход логического элемента И подключен к входу элемента задержки.

Источники информации, принятые во внимание п и экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 393793, кл. Н 02 Н 3/28, Н 02 Н 7/04, 1973.

2. Роте К. и др. Реле для защиты генераторов, трансформаторов и шин в энергосистемах QP. "Известия ВУЗов

СССР— электромеханика", 1974, % 9, с. 1048-1051.

3. Ймитриенко А. М. дифференциальная защита трансформаторов и автотрансформаторов. Электричество," 1975, % 2 с. 1-9.

4. Авторское свидетелсьтво СССР

No 542289, кл, Н 02 Н 3/28, Н 02 Н 7/04, 1977.

5. Авторское свидетельство СССР по заявке No 2649943/24-07, кл. Н О2 Н 3/28. 979.

792462 физ. 2

Составитель В. Зимаков

Редактор Т. Морозова Техред,Ж.Кастелевич Корректор H. Бабинец

Заказ 9594/59 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

° 113035, Москва, %35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óærîðîé, ул. Проектная, 4