Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 2.05.1974 70373 KI. 21c, 68/50 MKP H02h 7/04 ^lisLIOTEKA r Twórcawynalazku: Juliusz Wróblewski Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Energetyki, Warszawa (Polska) Sposób zabezpieczania transformatorów i autotransformatorów elektroenergetycznych Przedmiotem wynalazku jest sposób zabezpieczania transformatorów i autotransformatorów elektroenerge¬ tycznych duzej mocy przed skutkami zwarc wewnetrznych i zewnetrznych. Zabezpieczenia rozwiazane wedlug tego sposobu przewidziane sa do stosowania wspólnie ze znanymi zabezpieczaniami pDdmuchowó-gazowymi, dajac pelny efekt zabezpieczeniowy. Jesli dla zwiekszenia niezawodnosci dzialania wystapi koniecznosc instalo¬ wania zabezpieczen rezerwowych lub dwóch zabezpieczen podstawowych, mozliwe jest stosowanie zabezpie¬ czenia wedlug wynalazku obok zabezpieczen znanych lub stosowanie dwóch zabezpieczen wedlug wynalazku, najlepiej w róznych odmianacru Dotychczas stosowane sposoby zabezpieczenia transformatorów przy zwarciach wewnetrznych bazuja na kontrolowaniu stosunku wartosci tzw. pradu róznicowego do tzw. pradu tranzytowego. W tym celu przekladniki pradowe transformatora laczone sa w tzw. uklad róznicowy, w którego galeziach w okreslonej skali wystepuja prady strony górnego napiecia transformatora, prady strony dolnego napiecia transformatora i prady róznicowe, bedace geometrycznymi róznicami pradów strony górnego i dolnego napiecia. Przez prad tranzytowy rozumie sie prad jednej ze stron transformatora lub srednia wartosc pradów obu stron transformatora. Do stosowania tego sposobu uzywane sa tzw. przekazniki róznicowe-wzdluzne stabilizowane. Dla wykrywania zwarc zewnetrznych, to jest na szynach zbiorczych dolnego i górnego napiecia oraz we wspólpracujacych z tymi szynami sieciach, stosowane obecnie sposoby polegaja na kontrolowaniu wartosci bezwzglednej pradów transformatora (zabezpie¬ czenia nadmairowo-pradowe), na kontrolowaniu wartosci pradów i wartosci napiec (nadmiarowo-pradowe z blo¬ kada napieciowa) oraz na kontrolowaniu opornosci do punktu zwarcia. Ten ostatni sposób polega w rozwiaza¬ niach znanych na kontrolowaniu stosunku napiecia do pradu w obwodzie zwarciowym, przy czym pary tych wielkosci wybierane sa sposród wielkosci jednego trójfazowego ukladu napiec i jednego trójfazowego ukladu pradów. Uklady te w zaleznosci od potrzeb pochodza ze strony górnego napiecia transformatora lub ze strony dolnego napiecia, lub tez brane sa w sposób mieszany. Jesli uzyskany efekt jest niewystarczajacy, angazowany1 70 373 jest nastepny uklad napiec i nastepny trójfazowy uklad pradów. Kontrola stosunków napiec i pradów jest znów realizowana w ramach tych ukladów.Do stosowania dotychczas znanych sposobów zabezpieczania transformatorów pr cz przekazników pod- muchowo-gazowych i róznicowych potrzebne sa przekazniki odleglosciowe, przeznaczone w zasadzie do zabez¬ pieczania linii wysokich napiec. Dla transformatorów duzej mocy stosuje sie dwa takie przekazniki, zazwyczaj uzupelnione o uklady zapewniajace im dzialanie dwukierunkowe. Kazdy z przekazników dziala w oparciu o je¬ den trójfazowy uklad napiec i jeden trójfazowy uklad pradów. Wylacznie w ramach tych ukladów zachodzi np. porównanie w okreslonej skali wartosci bezwzglednych pradów i napiec lub wielkosci od nich zaleznych, co w efekcie daje kontrole opornosci obwodów zwarciowych. Kontrola opornosci moze byc równiez oparta o inna zasade np. komparacje faz, ale w kazdym z przekazników zachodzi zawsze w ramach jednego trójfazowego ukladu napiec i jednego trójfazowego ukladu pradów.Celem wynalazku jest sposób zabezpieczania transformatorów przy zwarciach wewnetrznych i zewnetrz¬ nych nie wymagajacy do jego realizacji tak znacznej ilosci aparatury przekaznikowej. Cel wynalazku zostal osiagniety przez to, ze przy zwarciach zewnetrznych opornosc obwodu zwarciowego konstrolowana jest przez porównanie w okreslonej skali relatywnie najwiekszego sposród pradów obu stron transformatora z relatywnie najmniejszym z napiec strony górnego napiecia oraz z relatywnie najmniejszym z napiec strony dolnego napiecia transformatora. Jesli zachodzi koniecznosc zwiekszenia zasiegów w kierunku reaktancji sieci (obu lub jednej z nich) napiecia moga byc w znany sposób kompaundowane przez odpowiednie prady. Jesli przy zwarciach zewnetrznych pozadane jest wylaczenie tylko jednej strony transformatora, na przyklad w przypadku gdy z uzwojenia wyrównawczego transformatora zasilane sa potrzeby wlasne stacji, wybór wylacznika odbywa sie na podstawie statycznego lub dynamicznego porównania relatywnie najmniejszego z napiec po stronie górnego napiecia transformatora z relatywnie najmniejszym napieciem po stronie dolnego napiecia transformatora. Przy zwarciach wewnetrznych opornosc kontrolowana jest przez porównanie w okreslonej skali relatywnie naj¬ wiekszego z pradów róznicowych, uzyskiwanych wedlug któregos ze znanych sposobów z napieciem wiekszym, wybranym sposród relatywnie najmniejszego z napiec strony górnego napiecia transformatora i relatywnie naj¬ mniejszego z napiec strony dolnego napiecia transformatora.Do kontroli opornosci obwodów zwarciowych wedlug wynalazku wykorzystywane sa równoczesnie wszystkie bedace do dyspozycji wielkosci elektryczne, to jest napiecia i prady strony górnego napiecia: \}q\, UGb Ugo JGa JGb JGc oraz napiecia i prady strony dolnego napiecia: UDa Uob UDc, JDa» JDb Jdc Wielkosci te moga moga takze wystepowac jako skojarzone na przyklad Uoab = uDa - uDb CZY ^Gbc = *Gb - Jgo a prady równiez jako róznicowe na przyklad AJa = Jg3- JDa 1UD AJab = JGab - ^Dab- Wiadomo, ze kontrola stosunku dwóch wielkosci moze byc zastapiona porównaniem w odpowiedniej skali war¬ tosci bezwzglednych tych wielkosci, na przyklad droga kontroli znaku ich róznicy. Wedlug wynalazku opornosc obwodu zwarciowego przy zwarciach zewnetrznych kontrolowana droga kontroli znaku dwóch róznic: r' = k'uMin(|UGil) ~ Max(kGilJGil^DjlJDil) r" = k"uMin(|UDil) -Max(kGjUGi;kDjl;JDil) gdzie: k'u k"u ^gj* k°J - wspólczynniki skalujace i - indeks faz, przybierajacy wartosci: a, b, c, ab, be, ca lub w rozwiazaniach uproszczonych niektóre z nich. Gdy jedna z róznic wykaze wartosc ujemna, nastepuje za¬ dzialanie: Min(r';r")<0 Jesli spelniona jest nierównosc: MinflUoil) - Min(|UDiIKO nastepuje otwarcie wylacznika górnego napiecia. W przeciwnym razie otwarty zostaje wylacznik dolnego napie¬ cia. Kontrola opornosci obwodu zwarciowego przy zwarciach wewnetrznych odbywa sie wedlug nierównosci: kuMax[Min(|UGil)iMin(|UDi|)] - kjMax(|AJil)<0 Przekaznik wykonany wedlug tego sposobu reaguje wylacznie na zwarcia wewnetrzne. Dla zwarc zew¬ netrznych, na przyklad na szynach zbiorczych górnego lub dolnego napiecia, przekaznik wykazuje cechy zna-3 70 373 nych przekazników róznicowych stabilizowanych dzieki temu, ze maksymalne z minimalnych napiec jest pro¬ porcjonalne do pradó zwarciowego. Przekaznik jest niewrazliwy na udary pradów magnesujacych dzieki swojej oporozaleznej charakterystyce.Przyklad wykorzystania sposobu wedlug wynalazku jest omówiony nizej w oparciu o rysunek, na którym figura 1 przedstawia ogólny uklad zabezpieczenia transformatora, a figury 2,3 i 4 jego charakterystyki.Przekladniki pradowe 1 i 2 zabezpieczanego transformatora (autotransformatora) 3 polaczone sa wedlug jednego ze znanych sposobów w uklad róznicowy, w którego galeziach róznicowych znajduje sie komplet prze¬ ksztaltników 4 pradu przemiennego na napiecie stale. Analogiczne komplety przeksztaltników 5 i 6 znajduja sie w obu galeziach przekladników pradowych. Zaciski wtórne przekladników napieciowych 7 i 8 polaczone sa z kompletami przeksztaltników 9 i 10 napiecia przemiennego na napiecie stale. W zaleznosci od przyjetej zasady pomiaru opornosci do punktu zwarcia w ukladach trójfazowych przeksztaltniki 4, 5, 6, 9 i 10 sa trzy lub szesciokrotne (maja trzy lub szesc ukladów przeksztalcajacych). Wyjscie przeksztaltników napieciowych 9 i 10 polaczone sa ze statycznymi ukladami U i 12 wybierajacymi napiecie o wartosci najmniejszej, zas wyjscie przeksztaltników pradowych 5 i 6 — z ukladami 13 i 14 wybierajacymi wartosci najwieksze. Wyjscia ukladów 11, 12 i 13 za posrednictwem dzielników oporowych 15 i diod rozdzielajacych 16 polaczone sa ztrygterem pomiarowym 17, wspólpracujacym z ukladem opózniajacym 18. Analogicznie poprzez dzielniki oporowe '19 i diody rozdzielajace 20 polaczone jest wejscie drugiego trygiera pomiarowego 21, wspólpracujacego z ukladem opózniajacym 22. W efekcie trygier 17 dokonuje porównania w skali, okreslonej przekladniami przekladników, oraz parametrami przeksztalników i dzielników, najwiekszego z pradów strony górnej i dolnej transformatoraJq i jd z najmniejszym z napiec strony górnego napiecia Uq i z najmniejszym z napiec strony dolnego napiecia (Jrj.Analogicznego porównania, lecz winnej uzaleznionej od dzielników 19 skali, dokonuje trygier 21. W efekcie uzyskana zostaje dwustrefowa charakterystyka schodkowa pokazana na figurze 2, gdzie odcinek A—B przedsta¬ wia impedancje transformatora Ztr, na lewo od punktu A odlozone sa impedancje sieci dolnego napiecia Zp, a na prawo impedancje sieci górnego napiecia Zq. W osi czasów pokazano czasy dzialania pierwszej strefy tx i drugiej t2. Na plaszczyznie zmiennej zespolonej R + jX charakterystyki maja ksztalt okregów, przedstawio¬ nych na figurze 3. W przypadku kompaundacji napiec charakterystyki ulegaja przesunieciom, jak to pokazano na figurze 4. Uklad porównujacy 23, polaczony z wyjsciami ukladów 11 i 12 wybierajacych napiecia minimalne, sluzy do wyboru wylacznika, który powinien zostac otwarty. Dzielnik oporowy 24 wraz z trygierem pomiaro¬ wym 25 przylaczony jest do ukladu 26, wybierajacego napiecie maksymalne z napie 2 minimalnych, oraz do ukladu 14, wybierajacego napiecie proporcjonalne do maksymalnego z pradów róznicowych AJ. W efekcie uzys¬ kane zostaje zabezpieczenie reagujace z czasem to przy zwarciach wewnetrznych. Jego charakterystyki pokazano na figurach 2, 3 i 4 liniami przerywanymi.W zaleznosci od przyjetych do realizacji zasad pomiaru opornosci do punktu zwarcia w ukladach 3-fazo- wych kazdy z kompletów przeksztaltników 4, 5, 6, 9 i 10 moze miec szesc niezaleznych ukladów przeksztalca¬ jacych, przylaczonych do wielkosci fazowych i skojarzonych, lub trzy niezalezne uklady, przylaczone do wiel¬ kosci fazowych lub skojarzonych. W pierwszym przypadku kontrolowane opornosci sa niezalezne od rodzaju zwarc, w drugim wystepowac moga okreslone bledy w pomiarze przy niektórych rodzajach zwarc. Ilosc warian¬ tów rozwiazan jest znaczna, a wybór wariantu uzaleznia sie od konkretnych potrzeb. Mozliwe jest równiez zastapienie kompletów przeksztaltników 5 i 6 jednym kompletem, w którym stale napiecie wyjsciowe propor¬ cjonalne sa do wartosci sredniej z pradów strony górnego i dolnego napiecia transformatora. PL PL