RU2015595C1 - Device for differential current protection of bus-bars - Google Patents

Device for differential current protection of bus-bars Download PDF

Info

Publication number
RU2015595C1
RU2015595C1 SU4946887A RU2015595C1 RU 2015595 C1 RU2015595 C1 RU 2015595C1 SU 4946887 A SU4946887 A SU 4946887A RU 2015595 C1 RU2015595 C1 RU 2015595C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
relay
differential
current transformers
circuit
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Андреевич Привалихин
Валерий Васильевич Зубцов
Original Assignee
Александр Андреевич Привалихин
Валерий Васильевич Зубцов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Андреевич Привалихин, Валерий Васильевич Зубцов filed Critical Александр Андреевич Привалихин
Priority to SU4946887 priority Critical patent/RU2015595C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2015595C1 publication Critical patent/RU2015595C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electric technique, relay protection of electric system elements. SUBSTANCE: device has intermediate current transformers equalizing currents of ports; protection current transformers operable with an error which can cause intolerable unbalance at external short-circuiting in comparison with an operate setting; auxiliary relay for locking differential protection operation. The device provides an enhanced sensitivity to inner damage currents due to locking at external short-circuiting heavy currents with the aid of the locking relay. The device can be used at any number of current transformers with different transformation rations. EFFECT: enhanced sensitivity, widened application range. 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к средствам релейной защиты элементов электрических систем, и предназначено для использования на электрических станциях и подстанциях для отключения электрических повреждений шин, особенно напряжением 6-10 кВ. The invention relates to electrical engineering, and in particular to means of relay protection of elements of electrical systems, and is intended for use in power plants and substations to disable electrical damage to tires, especially with a voltage of 6-10 kV.

Известна схема дифференциальной защиты шин [1], содержащая трансформаторы тока (ТТ) в фазах всех присоединений шин, вторичные обмотки которых соединены параллельно и нагружены токовым реле, включенным на сумму токов ТТ присоединений. Исполнительный контакт токового реле коммутирует промежуточное реле, через контакты которого производится подача напряжения на катушки отключения выключателей питающих присоединений. A known scheme for differential protection of buses [1], containing current transformers (CT) in the phases of all bus connections, the secondary windings of which are connected in parallel and loaded with a current relay, included in the sum of the currents of the CT connections. The executive contact of the current relay commutes an intermediate relay, through the contacts of which the voltage is supplied to the trip coils of the circuit breakers of the supply connections.

Данной схеме присущи недостатки: необходимость установки отдельных трансформаторов тока в цепи присоединений к защищаемым шинам для устройства дифференциальной защиты; невозможность выполнения такой схемы в электроустановках, оборудованных трансформаторами тока с различными коэффициентами трансформации; невозможность использования имеющихся трансформаторов тока, если их погрешность при внешних коротких замыканиях (КЗ) превышает 10%. This scheme has inherent disadvantages: the need to install separate current transformers in the circuit of connections to shielded buses for differential protection devices; the impossibility of such a scheme in electrical installations equipped with current transformers with different transformation ratios; the impossibility of using existing current transformers if their error with external short circuits (CI) exceeds 10%.

Известное устройство для дифференциальной защиты электроустановки [2] содержит трансформаторы тока, к вторичным обмоткам которых присоединены первичные обмотки промежуточных трансформаторов тока (ПТТ) с двумя вторичными обмотками, дифференциально-токовый орган, включенный в контур, образованный одной системой вторичных обмоток промежуточного трансформатора тока, и полупроводниковый ключ, выход которого подключен параллельно дифференциально-токовому органу, и снабжено блоками косвенного контроля магнитного состояния основных трансформаторов тока, входы которых присоединены к другим вторичным обмоткам промежуточных трансформаторов тока, выходы соединены с входами элемента ИЛИ, подключенного к полупроводниковому ключу. The known device for the differential protection of electrical installations [2] contains current transformers, to the secondary windings of which are connected the primary windings of intermediate current transformers (PTT) with two secondary windings, a differential-current organ included in the circuit formed by one system of secondary windings of the intermediate current transformer, and a semiconductor switch, the output of which is connected parallel to the differential-current organ, and is equipped with blocks for indirect control of the magnetic state of the main trans current shaper whose inputs are connected to the other secondary windings of the current transformers intermediate outputs connected to inputs of OR gate connected to the semiconductor switches.

Данному устройству присущи недостатки: необходимость установки отдельных трансформаторов тока в цепи присоединений к защищаемым шинам для устройства дифференциальной защиты; невозможность выполнения без изменений в первичных цепях в существующих электроустановках, имеющих ограниченное количество трансформаторов тока, используемых для других существующих защит; сложность схемотехнического решения, обусловленная использованием блоков контроля насыщения, не выпускаемых промышленностью, основанных на применении дифференцирующих цепей, чувствительных к коммутационным помехам, при которых возможна, кроме того, неселективная работа устройства: использование в схеме блоков, не имеющих промышленного выпуска, ограничивает область применения схемы; высокие уровни напряжений вторичных цепей ПТТ, при которых обеспечивается эффективное шунтирование полупроводниковым ключом (симитором) входной цепи реагирующего органа, что снижает срок службы изоляции вследствие ускоренного электрического старения, либо требует выполнения изоляции вторичных цепей ПТТ повышенного класса. This device has inherent disadvantages: the need to install separate current transformers in the connection circuit to the shielded buses for the differential protection device; the inability to perform without changes in the primary circuits in existing electrical installations having a limited number of current transformers used for other existing protections; the complexity of the circuitry solution due to the use of saturation control units not manufactured by the industry, based on the use of differentiating circuits that are sensitive to switching noise, in which, in addition, non-selective operation of the device is possible: the use of units that do not have an industrial output in the circuit limits the scope of the circuit ; high voltage levels of the secondary PTT circuits, at which the input circuit of the reacting organ is effectively shunted by a semiconductor key (simulator), which reduces the insulation service life due to accelerated electrical aging, or requires the insulation of secondary PTT circuits of an increased class.

Целью изобретения является расширение области применения повышения надежности и чувствительности. The aim of the invention is to expand the field of application of increasing reliability and sensitivity.

На фиг. 1 представлена структурная схема главных и токовых цепей дифференциальной защиты шин; на фиг. 2 - схема ее оперативных цепей; на фиг. 3 и 4 - принципиальные электрические схемы токовых цепей дифференциальной защиты соответственно для двухрелейного (или трехрелейного) и однорелейного исполнения. In FIG. 1 shows a block diagram of the main and current circuits of differential protection of tires; in FIG. 2 is a diagram of its operational circuits; in FIG. 3 and 4 are circuit diagrams of current differential protection current circuits for two-relay (or three-relay) and single-relay versions, respectively.

Устройство для дифференциальной токовой защиты содержит включенные в первичные цепи питающих присоединений 1-3 и отходящих от защищаемых шин присоединений 4-8 трансформаторы тока 9-16 релейной защиты, вторичные обмотки которых соединены с первичными обмотками промежуточных трансформаторов тока 17-24. К вторичным обмоткам всех ПТТ подключено дифференциальное токовое реле 25, а последовательно со вторичными обмотками ПТТ тех присоединений, ТТ которых при внешних КЗ не проходят по 10-процентной погрешности, - блокирующее реле 26. Замыкающий контакт 27 дифференциального реле соединен последовательно с размыкающим контактом 28 блокирующего реле 26 и дополнительным блоком 29, включающим указательные и промежуточные реле 30-34, обмотку 35. Замыкающие контакты 36-38 промежуточных реле включены в цепях катушек отключения выключателей 39-41 цепи питающих присоединений 1-3. The device for differential current protection contains included in the primary circuit of the supply connections 1-3 and outgoing from the protected bus connections 4-8 current transformers 9-16 relay protection, the secondary windings of which are connected to the primary windings of the intermediate current transformers 17-24. The differential winding relay 25 is connected to the secondary windings of all the PTTs, and the interlocking relay 26 is connected in series with the secondary windings of the PTTs of those connections, whose CTs do not pass with a 10% error by 10 percent error. The NO contact 27 of the differential relay is connected in series with the NC 28 relay 26 and an additional unit 29, including indicator and intermediate relays 30-34, winding 35. The closing contacts 36-38 of the intermediate relays are included in the circuit of the trip coils of switches 39-41 of the supply circuit Figure 1-3.

На чертеже указаны обмотки реле 42-49, токовых защит отходящих и питающих присоединений, реле 50 контроля вторичных цепей ТТ. The drawing shows the windings of the relay 42-49, current protection of the outgoing and supply connections, relay 50 monitoring the secondary circuits of CT.

Устройство для дифференциальной защиты шин работает следующим образом. A device for differential protection of tires works as follows.

В рабочем режиме токи любого из питающих присоединений 1-3, а также питаемых присоединений 4-8 преобразуются трансформаторами тока 9-16 присоединений, после чего проходят по первичным обмоткам промежуточных трансформаторов тока (ПТТ) 17-24, а также обмоткам токовых реле 42-49 устройств релейной защиты присоединений. In the operating mode, the currents of any of the supply connections 1-3, as well as the supplied connections 4-8 are converted by current transformers 9-16 connections, after which they pass through the primary windings of the intermediate current transformers (PTT) 17-24, as well as the windings of the current relays 42- 49 devices of relay protection of connections.

Вторичные токи ТТ всех присоединений преобразуются ПТТ так, чтобы коэффициенты трансформации первичных токов во вторичные цепи ПТТ были одинаковы для всех присоединений. Мгновенные значения токов ПТТ суммируются в их нагрузочной ветви - дифференциальном токовом электромеханическом (типа РТ-40) или полупроводниковом (например, на базе оптронов) или другом реле. The secondary currents of the CTs of all the connections are converted by the PTT so that the coefficients of transformation of the primary currents into the secondary circuits of the PTTs are the same for all the connections. The instantaneous values of the PTT currents are summed in their load branch - differential current electromechanical (type RT-40) or semiconductor (for example, based on optocouplers) or another relay.

Так как в нормальном режиме работы шин алгебраическая сумма мгновенных значений токов питающих и питаемых присоединений (условно положительные направления токов - к шинам) равна нулю, то ток дифференциального реле практически равен нулю (из-за погрешностей трансформации имеет место ток небаланса, меньший уставки срабатывания). Контакт 27 данного реле разомкнут, катушки промежуточных и указательных реле 30-35 обесточены, контакты 36-38 реле 31-35 также разомкнуты, в результате чего обесточены и катушки 39-41 отключения выключателей питающих присоединений. Since in the normal mode of operation of the buses, the algebraic sum of the instantaneous values of the currents of the supply and supply connections (conditionally positive directions of the currents to the buses) is equal to zero, the current of the differential relay is practically zero (due to transformation errors, there is an unbalance current lower than the operation threshold) . Contact 27 of this relay is open, the coils of the intermediate and indicator relays 30-35 are de-energized, contacts 36-38 of the relay 31-35 are also open, as a result of which the coils 39-41 of the disconnection of the power supply circuit breakers are de-energized.

Присоединения к шинам, ТТ которых при внешних коротких замыканиях работают с погрешностью, превышающей 10% (например, при реконструкциях первичных схем сети, приводящих к увеличению токов КЗ, и сохранении ранее установленных ТТ), или работают с допустимой погрешностью, требуя, однако, большой уставки, нагружены на вторичной стороне ПТТ, кроме дифференциального, блокирующим реле 26. Connections to buses whose CTs with an external short circuit operate with an error exceeding 10% (for example, during reconstructions of primary network circuits, leading to an increase in short-circuit currents and preservation of previously installed CTs), or operate with an allowable error, however, requiring a large the settings are loaded on the secondary side of the PTT, except for the differential, blocking relay 26.

В качестве таких присоединений на фиг. 1, 3, 4 показаны присоединения 6, 7. Ток срабатывания дополнительного блокировочного реле 32 выбирается из условия:
Iср.доп

Figure 00000001
, где Кн - коэффициент надежности;
nТТ - коэффициент трансформации защитного ТТ;
nПТТ - коэффициент трансформации ПТТ;
К10 - кратность первичного тока по отношению к номинальному значению при насыщении ТТ присоединения;
I1ТТ, ном - номинальное значение первичного тока ТТ присоединения с дополнительным реле.As such connections in FIG. 1, 3, 4, connections 6, 7 are shown. The response current of the additional blocking relay 32 is selected from the condition:
I av.dop
Figure 00000001
where K n - reliability coefficient;
n TT is the transformation coefficient of the protective TT;
n PTT - coefficient of transformation of PTT;
To 10 - the magnitude of the primary current with respect to the nominal value at saturation of the CT connection;
I 1ТТ, nom - nominal value of the primary current of the CT connection with an additional relay.

Приведенное условие обеспечивает срабатывание блокирующего реле 26 только при насыщении трансформаторов тока присоединений, когда погрешность трансформации превышает 10%, а ток небаланса близок к уставке срабатывания дифференциального реле, а соответственно блокировку срабатывания дифференциальной защиты шин при внешних КЗ, вызывающих указанную погрешность ТТ. The above condition ensures that the blocking relay 26 is activated only when the current transformers of the connections are saturated, when the transformation error exceeds 10%, and the unbalance current is close to the differential relay trip setpoint, and, accordingly, the differential bus protection trips when external short-circuit occurs, causing the indicated CT error.

Процессы в схеме дифференциальной защиты при внешних коротких замыканиях различаются в зависимости от уровня тока КЗ. The processes in the differential protection circuit for external short circuits differ depending on the short-circuit current level.

Случаи внешних коротких замыканий при токах, не вызывающих глубокого насыщения защитных ТТ, работающих при этом с погрешностью, не превышающей 10% , сопровождаются достаточно точной трансформацией тока КЗ как трансформаторами питающих, так и трансформаторами отходящих присоединений. Ток дифференциального реле 1 в этом случае меньше тока его срабатывания и, следовательно, не вызывает отключение шин. Короткое замыкание отключается защитами отходящих от шин присоединений. Cases of external short circuits at currents that do not cause deep saturation of the protective current transformers, operating at the same time with an error not exceeding 10%, are accompanied by a fairly accurate short-circuit current transformation by both supply transformers and outgoing transformers. The current of the differential relay 1 in this case is less than the current of its operation and, therefore, does not cause bus tripping. A short circuit is disabled by the outgoing bus protection.

В случаях возникновения внешних коротких замыканий, сопровождающихся токами, вызывающими погрешность защитных ТТ, большую 10%, сумма вторичных токов ПТТ превышает ток срабатывания дифференциального реле, а ток плеча, работающего с насыщением ТТ, превышает ток срабатывания дополнительного блокирующего реле. Так как срабатывание размыкающих контактов дополнительного реле происходит быстрее срабатывания замыкающего контакта дифференциального реле, то цепь обмоток указательного и промежуточных реле 30-35 остается обесточенной. Питающие присоединения остаются включенными. Отключение короткого замыкания осуществляется защитами соответствующих отходящих от шин присоединений. In the event of external short circuits accompanied by currents causing an error in the protective current transformers, greater than 10%, the sum of the secondary currents of the PTT exceeds the response current of the differential relay, and the current of the arm working with the saturation of the CT exceeds the response current of the additional blocking relay. Since the operation of the auxiliary contacts of the auxiliary relay occurs faster than the operation of the make contact of the differential relay, the winding circuit of the index and intermediate relays 30-35 remains de-energized. Power connections remain on. Short circuit disconnection is carried out by the protections of the corresponding connections extending from the busbars.

При коротких замыканиях в зоне действия дифференциальной защиты шин ток Iдиф превышает уровень срабатывания реле 26, а ввиду отсутствия тока КЗ через ТТ отходящих присоединений и невозможности насыщения ТТ отходящих присоединений блокирующее реле не срабатывает и сохраняет свой контакт 28 в замкнутом состоянии. Срабатывание дифференциального реле вызывает замыкание контакта 27 цепи питания указательных 30, 32, 34 и промежуточных 31, 33, 35 реле. Последние своими контактами 36-38 подают напряжение на катушки 39-41 отключения выключателей питающих присоединений. Повреждение отключается от источников питания.When short circuits in the differential protection zone action tires differential current I exceeds the triggering level relays 26 and due to lack of short-circuit current through the outgoing connections CT and CT saturation impossibility outgoing connections blocking relay is not activated and keeps the contact 28 in a closed state. The operation of the differential relay causes the closure of the contact 27 of the power circuit of the index 30, 32, 34 and intermediate 31, 33, 35 relays. The latter, through their contacts 36-38, supply voltage to the trip coils 39-41 of the circuit breakers of the supply connections. Damage is disconnected from power sources.

Положительный эффект заключается в расширении области применения дифференциальной защиты шин путем использования на подстанциях с любыми токами КЗ как на постоянном, так и на переменном оперативном токе, с трансформаторами тока, имеющими различные коэффициенты трансформации. The positive effect is to expand the field of application of differential busbar protection by using at substations with any short-circuit currents, both direct and alternating operational current, with current transformers having different transformation ratios.

Такая дифференциальная защита шин может селективно работать на подстанциях с токами КЗ большими, чем токи, при которых трансформаторы тока отходящих присоединений работают с погрешностью, равной 10%. Кроме того, схема дифзащиты шин не требует дополнительной установки отдельных трансформаторов для ее осуществления. Such differential busbar protection can selectively work in substations with short-circuit currents greater than currents at which the current transformers of the outgoing connections operate with an error of 10%. In addition, the tire differential protection circuit does not require additional installation of individual transformers for its implementation.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ШИН, содержащее трансформаторы тока в питающих и отходящих от шин присоединениях, к вторичным обмоткам которых подключены первичные обмотки промежуточных трансформаторов тока, к вторичным обмоткам которых подключено дифференциальное токовое реле с замыкающим контактом, блокирующее реле, исполнительный блок, выходы которого предназначены для подключения к цепям отключения выключателей присоединений, источник оперативного тока, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, повышения надежности и чувствительности, в него дополнительно введен размыкающий контакт блокирующего реле, который включен последовательно с замыкающим контактом дифференциального реле и исполнительным блоком, выводы цепи подключены к зажимам источника оперативного тока, а в отходящих присоединениях, для трансформаторов тока которых
K10˙I1т.т.ном<Iк.з.макс ,
где K10 - кратность первичного тока трансформатора тока, при которой погрешность равна 10%;
I1т.т.ном - номинальное значение первичного тока трансформаторов тока;
Iк.з.макс - максимальное значение тока внешнего для шин короткого замыкания,
последовательно с вторичными обмотками промежуточных трансформаторов тока, соединенными между собой параллельно, подключена обмотка блокирующего реле, ток срабатывания которого выбран из условия
Iср.доп
Figure 00000002
,
где Kн - коэффициент надежности;
nт.т , nп.т.т - коэффициенты трансформации соответственно основного и промежуточного трансформаторов тока присоединения.
DEVICE FOR DIFFERENTIAL CURRENT PROTECTION OF TIRES, containing current transformers in the supply and outgoing from the busbars, to the secondary windings of which are connected the primary windings of the intermediate current transformers, to the secondary windings of which are connected a differential current relay with a make contact, a blocking relay, the outputs of which are designed for connecting to the circuit breakers of the connection switches, an operating current source, characterized in that, in order to expand the field I, reliability and sensitivity, it is further introduced a break contact of the locking relay, which is connected in series with the closing contact of a differential relay and the execution unit, the chain pins are connected to the terminals of a source of DC voltage, and outgoing connections for which the current transformer
K 10 ˙I 1t.nom <I short-circuit max ,
where K 10 - the ratio of the primary current of the current transformer, at which the error is 10%;
I 1t.tnom - nominal value of the primary current of current transformers;
I KZ max - the maximum value of the external current for the short circuit bus,
in series with the secondary windings of the intermediate current transformers connected in parallel with each other, a winding of the blocking relay is connected, the tripping current of which is selected from the condition
I av.dop
Figure 00000002
,
where K n - reliability coefficient;
n tt , n ptt - transformation coefficients of the main and intermediate current transformers of the connection current, respectively.
SU4946887 1991-06-18 1991-06-18 Device for differential current protection of bus-bars RU2015595C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4946887 RU2015595C1 (en) 1991-06-18 1991-06-18 Device for differential current protection of bus-bars

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4946887 RU2015595C1 (en) 1991-06-18 1991-06-18 Device for differential current protection of bus-bars

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2015595C1 true RU2015595C1 (en) 1994-06-30

Family

ID=21580013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4946887 RU2015595C1 (en) 1991-06-18 1991-06-18 Device for differential current protection of bus-bars

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2015595C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550152C1 (en) * 2011-05-19 2015-05-10 Абб Текнолоджи Аг System and method of protection of electric power system
RU2562916C2 (en) * 2011-06-20 2015-09-10 Абб Рисерч Лтд Method and device for protection zones selection in assembly with multiple busbars
EP3343239A1 (en) * 2016-12-28 2018-07-04 Hamilton Sundstrand Corporation Differential current monitoring of multiple circuits

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Кутеков С.Л. Защита шин станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1983, с.784. *
2. Авторское свидетельство СССР N 695502, кл. H 02H 3/28, 1977. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550152C1 (en) * 2011-05-19 2015-05-10 Абб Текнолоджи Аг System and method of protection of electric power system
RU2562916C2 (en) * 2011-06-20 2015-09-10 Абб Рисерч Лтд Method and device for protection zones selection in assembly with multiple busbars
EP3343239A1 (en) * 2016-12-28 2018-07-04 Hamilton Sundstrand Corporation Differential current monitoring of multiple circuits

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR950003318B1 (en) Downed conductor automatic detecting device
TW200421685A (en) Control system for canceling load unbalance of three-phase circuit
RU157512U1 (en) COMPLETE COMBINED RELAY PROTECTION AND AUTOMATION DEVICE ON AC VARIABLE CURRENT FOR CONNECTIONS OF 6-35 kV ELECTRICAL DISTRIBUTION DEVICE
US5566082A (en) Method of detecting a fault section of busbar
RU2015595C1 (en) Device for differential current protection of bus-bars
US3579038A (en) Electrical fault protection system
Kletsel et al. Construction of resource-saving differential protections for converter units with transformers with 2N secondary windings and 2N rectifiers
CN213754084U (en) Dual-power supply system adopting power supplies with different grounding modes
US3780348A (en) Self-controlled differential sectionaliser for the protection of low voltage electric power consumers
RU2176123C1 (en) Method and device for differential current protection of three-phase transformer
Kasztenny et al. Application of current differential protection to tapped transmission lines
EP3301771B1 (en) Fault current handling in an electrical plant
KR19990083046A (en) Bus protection system for spot network type electric power receiving in stallation
Cárdenas et al. Transformer Differential Protection
JPH05122835A (en) Reverse power flow preventer for power system
RU2648249C1 (en) Method of differential protection of electrical network parts
RU2299506C2 (en) Mine explosion-safe transformer substation
US2515784A (en) Bus bar protection system with current polarized directional current relay
RU2014705C1 (en) Gear for stand-by directed current protection of electric power line with spur lines
SU1117760A2 (en) Device for protecting three-phase power network against incomplete phase operation
JPH0446521A (en) Power distribution system
SU748671A1 (en) Device for disconnection of electric equipment at short-circuiting in ac network
SU1246224A1 (en) Device for earth leakage protection of high-voltage isolated neutral system
RU2007006C1 (en) Device for protection of transformer connected to power line via isolating switch
Bin-Halabi et al. A Simple and Effective Strategy to Prevent Power Transformer Overloading