RU1826102C - Устройство дл защиты фазоповоротного трансформатора - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : устройство позвол ет вы вить относительно небольшое число короткозамкнутых витков в обмотке фазоповоротного трансформатора и производить его отключение начальной стадии развити  повреждени , когда разрушению подвергалась только часть обмотки и не затронуты другие части трансформатора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к релейной защите, и может быть использовано дл  защиты от внутренних повреждений трансформаторов, автотрансформаторов и фазоповоротных трансформаторов (ФПТ).

Цель изобретени  - повышение чувствительности защиты фазоповоротного трансформатора.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства: на фиг. 2-4 приведены эпюры, характеризующие его работу в различных режимах.

Устройство содержит трансформаторы тока 1 и 2, установленные в каждой фазе с обеих сторон ФПТ 3, к выходам которых подключены входы датчиков тока 4-9, первый 10 и второй 11 трехфазные трансформаторы напр жени , первичные обмотки которых включены соответственно с первичной и вторичной сторон ФПТ, рабочие органы 12, 13 и 14, первый 15 и второй 16 входы которых соединены с соответствуют щими фазными выводами второго 11 и первого 10 трехфазных трансформаторов

напр жени , третий 17 и четвертый 18 входы - с датчиками тока соответствующих фаз со вторичной и первичной сторон ФПТ, а выходы 19 - с входами логического элемента ИЛИ 20, к выходу которого подключен исполнительный орган 21.

Второй вход 16 рабочих органов 12-14 через соединенные последовательно первый формирователь пр моугольного напр жени  22, первый формирователь модул  23 и первый инвертор 24 соединен с первым входом первого логического элемента И 25. Четвертый вход 18 рабочих органов 12-14 через соединенные последовательно первый дифференциальный элемент 26, второй формирователь модул  27, второй дифференцирующий элемент 28 и второй формирователь 29 пр моугольного напр жени  подключен к второму входу первого логического элемента И 25, выход которого соединен с управл ющим входом первого блока выборки-хранени  30, к рабочему входу которого подключен выход первого дифференцирующего элемента 26. Первый вход 15 рабочих органов 12-14 через соединенные

00

ю о

J

о

N)

последовательно третий формирователь пр моугольного напр жени  31, третий формирователь модул  32 и второй инвертор 33 соединен с первым входом второго логического элемента И 34. Третий вход 17 рабочих органов 12-14 через последовательно включенные третий дифференцирующий элемент 25, четвертый формирователь модул  36, четвертый дифференцирующий элемент 37 и четвертый формирователь пр моугольного напр жени  38 подключен к второму входу второго логического элемента И 34, выход которого соединен с уп- равл ющим входом второго блока выборки-хранени  39,рабочий вход которого подключен к выходу третьего дифференцирующего элемента 35, а выход через третий инвертор 40 - к второму входу сумматора 41, первый вход которого соединен с выходом первого блока выборки-хранени  30, а выход через соединенные последовательно компаратор 42 и элемент времени 43 с задержкой на срабатывание - к выходу 19 рабочего органа. Устройство работает следующим образом .

Датчики тока 4-9 служат дл  преобразовани  тока на входе в напр жение требуемого уровн  на выходе. Формирователи пр моугольного напр жени  22, 29, 31 и 38 преобразуют входной сигнал в импульсы пр моугольной формы, пол рность которых совпадает с пол рностью входного сигнала, причем порог срабатывани  формировател  принимаетс  близким к нулю.

Дифференцирующие элементы 26, 28, 35 и 37 формируют выходной сигнал, пропорциональный первой производной входного сигнала.

Блоки выборки-хранени  30 и 39 запоминают значение напр жени , поступающего на их рабочий вход, в момент перехода сигнала, поступающего на управл ющий вход, с высокого уровн  на низкий,

Компаратор 42 формирует на выходе сигнал высокого уровн  в случае превышени  входным сигналом любой пол рности уставки срабатывани .

Элемент времени 43 с задержкой на срабатывание служит дл  обеспечени  помехоустойчивости защиты при воздействии импульсных помех и переходных процессов в первичных и вторичных цеп х

Работа устройства в нормальном режиме с переходом в режим виткового замыкани  показана на фиг. 2. Фазный ток ,с первичной стороны ФПТ через трансформатор тока 1 и датчики тока 4 поступает на первый дифференцирующий элемент 26, с выхода которого сигнал, пропорциональный первой производной тока, проходит на рабочий вход первого блока выборки-хранени  30. Соответствующее фазное напр жение сети на стороне первичной обмотки

ФПТ с трансформатора 10 поступает на формирователь 22, преобразующий его в двухпол рные пр моугольные импульсы, имеющие кратковременные (пор дка 0,5 мс) нулевые интервалы вблизи перехода входного напр жени  через ноль. После преобразовани  указанного напр жени  в однопол рное на формирователе модул  23 и инвертировании на 24 короткие импульсы, соответствующие моментам перехода фазного .напр жени  через ноль, поступают на первый вход первого логического элемента И 25. Напр жение, пропорциональное первой производной фазного тока, поступает на цепочку, состо щую из второго формировател  модул  27, второго дифференцирующего элемента 28 и второго формировател  пр моугольных напр жений 29, на выходе которого формируютс  импульсы высокого уровн , длительностью, равной времени

совпадени  знаков первой и второй производных тока. Указанна  цепочка, сигнал с выхода которой поступает на второй вход первого логического элемента И 25, служит дл  предотвращени  излишнего срабатыва

ни  устройства в переходных процессах при

внешних КЗ и работе измерительных трансформаторов тока 1 и 2 со значительными погрешност ми,

В нормальном режиме, когда токи относительно невелики и не содержат апериодической слагающей, трансформаторы тока работают в своем классе точности и импульсы , поступающие на второй вход элемента И 25, совпадают по времени с короткими

импульсами, поступающими на его первый вход, разреша  их прохождение на управл ющий вход первого блока выборки-хранени  30. В результате этого в первом блоке выборки-хранени  30 производитс  запоминание значени  первой производной фазного тока в момент перехода напр жений этой фазы через ноль.

Полага  Ui(t) Umi sinott; l t(t)lmi-cos(un + ),

где Ui(t) и Umi - действующее и амплитудное значени  напр жени  на первичной стороне ФПТ;

i 1 (t), Imi - перва  производна  и амплитуда фазного тока на первичной стороне

ФПТ:

р - угол между фазным током и напр жением;

получим, что запоминаемое в блоке 30 напр жение пропорционально значению активного тока в данной фазе на первичной стороне ФПТ (1а1)

Uao Imi cos ф а.

Аналогично с помощью элементов 31- 39 производитс  запоминание во втором блоке выборки-хранени  39 значени  активного тока в этой же фазе на вторичной стороне ФПТ

U39 1гп2 cos (pi - laa.

На выходе сумматора 41 формируетс  сигнал, пропорциональный разности активных токов по обеим сторонам ФПТ,

U41 lai - 1а2.

В нормальном режиме в каждом периоде из-за фазового сдвига между напр жени ми на первичной и вторичной обмотках ФПТ имеетс  интервал, в течение которого значени  выборок активного тока не совпадают . При этом на выходах сумматора 41 и компаратора 42 формируетс  прерывистый сигнал, причем длительность сигналов высокого уровн  недостаточна дл  его прохождени  через элемент времени 43, имеющий задержку на срабатывание пор дка 15 мс, ввиду чего срабатывани  устройства не происходит .

При возникновении внутреннего повреждени  ФПТ виткового замыкател  или замыкани  на корпус (фиг. 2) по вл етс  дополнительный потребитель активной мощности в виде короткозамкнутой части обмотки, ввиду чего активна  мощность, выдел ема  в первичной обмотке ФПТ. возрастает , а во вторичной снижаетс . Одновременно на первичной стороне происходит возрастание активного тока и уменьшение угла между фазным напр жением и током, а на вторичной стороне активный ток уменьшаетс  и угол между фазным напр жением и током возрастает. В этом случае разность выборок значений активного тока по обе стороны ФПТ, запоминаемых блоками 30 и 39, превышает уставку срабатывани  компаратора 42, в результате чего сигнал высокого уровн  после задержки на элементе времени 43 пор дка 15 мс поступит на исполнительный орган 21.

Использование первой производной тока позвол ет практически исключить вли ние апериодической слагающей на чувствительность защиты.

При внешних КЗ. когда из-за наличи  в токе апериодической слагающей измерительные трансформаторы тока 1,2 работают со значительными погрешност ми (фиг. 3), правильна  работа обеспечиваетс  цепочками , состо щими из элементов 27-29 и 36- 38. В интервалах, когда происходит насыщение магнитопровода трансформаторов тока 1 и 2 и форма вторичного тока начинает отличатьс  от формы первичного тока имеет место несовпадение знаков первой и второй производных вторичного тока,

В этом интервале на выходе цепочек 27-29 и 36-38 формируютс  сигналы низкого уровн , блокирующие прохождение импульсов выборки от 24 до 33 через логические элементы И 25 и 34 на управл ющие входы

блоков выборки-хранени  30 и 39 соответственно . В интервале точной трансформации упом нутые цепочки не преп тствуют прохождению сигналов выборки на блоки выборки-хранени  30, 39. Так как значени 

активного тока по обе стороны ФПТ при внешних КЗ практически равны, то уровень сигнала на выходе сумматора 41 ниже уставки компаратора 42 и срабатывани  устройства не происходит.

В режиме включени  ФПТ на холостой

ход возможен бросок намагничивающего тока в его первичной обмотке, обусловленный насыщением мэгнитопровода ФПТ (фиг. 4). Однако, ввиду того, что сопротивление ненагруженного трансформатора определ етс  его ветвью намагничивани  и носит практически чисто индуктивный характер , фазные токи сдвинуты относительно соответствующих фазных напр жений на

угол, близкий к  /2 При этом значение первой производной тока в момент выборки близки к нулю и срабатывани  устройства не происходит.

Если в режиме включени  ФПТ на холостой ход произойдет внутреннее повреждение , то вследствие значительного увеличени  активных потерь фазовый сдвиг между током и напр жением уменьшитс .

Это приведет к резкому возрастанию значени  выборки на первичной стороне ФПТ, Так как ток на вторичной стороне в режиме холостого хода отсутствует и значение соответствующей выборки равно нулю, то разность выборок на выходе сумматора 41 превысит уставку компаратора 42, что приведет к срабатыванию устройства.

Изобретение позвол ет повысить чувствительность защиты ФПТ, сократить объем

Claims (2)

1. аварийных повреждений как в трансформаторе , так и в прилегающей сети. Формула изобретени  1. Устройство дл  защиты фазоповорот- ного трансформатора, содержащее трансформаторы тока, предназначенные дл  установки с обеих сторон фазоповоротного трансформатора, к выходам- которых подключены входы соответствующих датчиков фазных токов стороны высшего напр жени  и датчиков фазных токов стороны низшего

   напр жени , первый трансформатор напр жени , предназначенный дл  подключени  к сети высшего напр жени , три рабочих органа, первые входы которых подключены к выходам датчиков тока стороны низше- го напр жени  соответствующей фазы, выходы рабочих органов подключены к входам элемента ИЛИ. исполнительный орган, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности, дополни- тельно введен второй трансформатор на- пр жени , предназначенный дл  подключени  к сети низшего напр жени , при этом к выходам первого трансформатора напр жени  подключены вторые входы рабочих органов, третьи входы которых подключены к выходам датчиков фазных токов стороны высшего напр жени  соответствующей фазы, четвертые входы рабочих органов подключены к выходам второго трансформатора напр жени , выход элемента ИЛИ подключен к входу исполнительного органа.
2. 2. Устройство по п. 1,отличаю щее- с   тем, что каждый из рабочих органов выполнен в виде четырех формирователей пр моугольного напр жени , четырех формирователей модул , четырех дифференцирующих элементов, двух блоков выборки- хранени , двух элементов И. сумматора, трех инверторов, компаратора и элемента времени с задержкой на срабат ывание, причем второй вход каждого рабочего органа через соединенные последовательно первый формирователь пр моугольного напр жени ,

   первый формирователь модул , и первый инвертор подключены к первому входу первого элемента И, к которому входу которого через последовательно соединенные первый дифференцирующий элемент, второй формирователь модул , второй дифференцирующий элемент и второй формирователь пр моугольного напр жени  подключен третий вход рабочего органа, а к выходу первого элемента И-управл ющий вход первого блока выборки-хранени , к рабочему входу которого подключен выход первого дифференцирующего элемента, а к выходу - первый вход сумматора, выход которого соединен через компаратор с входом элемента времени с задержкой на срабатывание, выход которого  вл етс  выходом рабочего органа, четвертый вход рабочего органа через соединенные последовательно третий формирователь пр моугольного напр жени , третий формирователь модул  и второй инвертор подключен к первому входу второго элемента И, к второму входу которого через соединенные последовательно третий дифференцирующий элемент, четвертый формирователь модул , четвертый дифференцирующий элемент и четвертый формирователь пр моугольного напр жени  подключен первый вход рабочего органа, при этом рабочий вход второго блока выборки- хранени  соединен с выходом третьего дифференцирующего элемента, выход через третий инвертор соединен с вторым входом сумматора, а управл ющий вход - с выходом второго элемента И.

   I коча/ю 3 t, У/L tt

   - j, |j |, П

   гп п

   ЬЪН

   r .

   ti.ti.

   ri

   L

   ЕлуОШЗ/l Т

   t

   n

   H

   d

   2019281