RU2137278C1 - Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits - Google Patents

Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits Download PDF

Info

Publication number
RU2137278C1
RU2137278C1 RU97114970A RU97114970A RU2137278C1 RU 2137278 C1 RU2137278 C1 RU 2137278C1 RU 97114970 A RU97114970 A RU 97114970A RU 97114970 A RU97114970 A RU 97114970A RU 2137278 C1 RU2137278 C1 RU 2137278C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
current
magnetization
internal short
short circuits
Prior art date
Application number
RU97114970A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97114970A (en
Inventor
А.М. Брянцев
А.Г. Долгополов
Г.А. Евдокунин
Original Assignee
Научно-технический центр Всероссийского электротехнического института им.В.И.Ленина
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 Научно-технический центр Всероссийского электротехнического института им.В.И.Ленина filed Critical Научно-технический центр Всероссийского электротехнического института им.В.И.Ленина
Priority to RU97114970A priority Critical patent/RU2137278C1/en
Publication of RU97114970A publication Critical patent/RU97114970A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2137278C1 publication Critical patent/RU2137278C1/en

Links

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: protective gear responds to ac voltage appearing upon occurrence of any internal short circuit across points of reactor control windings electrically balanced with respect to ac current connected to reactor saturation source. Emergency current starts flowing in thyristors connected to these points in parallel opposition and in current transformer arranged around their bus system at output of saturation source; overcurrent relay operates in response to this current and passes signal for disconnecting reactor from supply mains. EFFECT: improved speed of response and simplified design of protective gear. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для защиты от витковых замыканий и замыканий на корпус обмоток управляемых подмагничиванием реакторов. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to protect against windings and short circuits on the body of windings controlled by magnetization of reactors.

Известны традиционные способы для защиты от коротких замыканий реакторов и трансформаторов, применяющие максимальные токовые, газовые или дифференциальные защиты. Known traditional methods for protection against short circuits of reactors and transformers, using maximum current, gas or differential protection.

Максимальные защиты имеют недостаточную чувствительность, газовые защиты обладают низким быстродействием, поэтому те и другие не могут служить в качестве основной быстродействующей защиты от внутренних повреждений при коротком замыкании обмоток. Maximum protections have insufficient sensitivity, gas protections have low speed, therefore, both cannot serve as the main high-speed protection against internal damage during short-circuiting of the windings.

В мощных трансформаторах и реакторах широко применяются в качестве основных дифференциальные продольные и поперечные защиты, имеющие высокое быстродействие и повышенную чувствительность. Однако они требуют для своей реализации двустороннего охвата всех ветвей обмоток трансформаторами тока, а также отстройки от токов небаланса и переходных процессов, что существенно усложняет защиту и приводит к ее недостаточной чувствительности при витковых замыканиях менее 10% обмотки. In powerful transformers and reactors, differential longitudinal and transverse protection are widely used as the main ones, having high speed and increased sensitivity. However, for their implementation they require two-sided coverage of all branches of the windings with current transformers, as well as detuning from unbalance currents and transients, which significantly complicates the protection and leads to its insufficient sensitivity with windings of less than 10% of the winding.

Целью предлагаемого способа является повышение чувствительности основной защиты реактора от внутренних коротких замыканий и ее упрощение. The aim of the proposed method is to increase the sensitivity of the main protection of the reactor from internal short circuits and its simplification.

Указанная цель достигается тем, что в качестве основного параметра, позволяющего выявить любое внутреннее замыкание обмоток реактора, применяется напряжение между двумя электрически уравновешенными по переменному току точками обмоток управления, соединенных в треугольник, на которые подается постоянное напряжение от источника подмагничивания реактора. This goal is achieved by the fact that as the main parameter that allows to detect any internal circuit of the reactor windings, voltage is applied between two points of the control windings electrically balanced by alternating current connected in a triangle, to which a constant voltage is supplied from the reactor magnetization source.

На чертеже приведена электрическая схема обмоток реактора, управляемого подмагничиванием. Сетевые обмотки полуфаз реактора соединены в двойную звезду, обмотка управления соединена в треугольник и подключена к источнику подмагничивания реактора. При этом соответствующие сетевые обмотки и обмотки управления полуфаз расположены соосно на каждом из шести стержней магнитной системы реактора. The drawing shows an electrical diagram of the windings of a reactor controlled by magnetization. The network windings of the half-phases of the reactor are connected in a double star, the control winding is connected in a triangle and connected to the source of magnetization of the reactor. In this case, the corresponding network windings and control windings of the half-phases are located coaxially on each of the six rods of the magnetic system of the reactor.

В нормальных режимах работы реактора и при внешних коротких замыканиях в сети сумма векторов напряжений в обмотках управления, соединенных в треугольник, равна нулю, и на электрически уравновешенных по переменному току точках подключения источника подмагничивания реактора присутствует только постоянное напряжение. В случае применения в качестве источника подмагничивания реактора шестиполупериодного выпрямителя это напряжение содержит также шестую гармонику. Напряжение промышленной частоты 50 Гц в этих режимах на выводах источника подмагничивания реактора и в точках его подключения к обмоткам управления отсутствует. In normal operating conditions of the reactor and with external short circuits in the network, the sum of the voltage vectors in the control windings connected in a triangle is zero, and only DC voltage is present at the connection points of the magnetization source of the reactor electrically balanced by alternating current. If a half-wave rectifier is used as the magnetization source of the reactor, this voltage also contains the sixth harmonic. There is an industrial frequency voltage of 50 Hz in these modes at the terminals of the magnetization source of the reactor and at the points of its connection to the control windings.

При возникновении внутренних коротких замыканий, как витковых, так и на корпус или магнитопровод любой обмотки реактора на выводах источника подмагничивания реактора появляется напряжение промышленной частоты 50 Гц, соответствующее числу замкнутых витков обмотки. Это обусловлено тем, что обмотки управления, соединенные в треугольник, выявляют любую несимметрию в магнитосвязанных обмотках реактора. In the event of internal short circuits, both winding, and to the body or magnetic circuit of any reactor winding, voltage of an industrial frequency of 50 Hz appears on the terminals of the reactor magnetization source, corresponding to the number of closed winding turns. This is due to the fact that the control windings connected in a triangle reveal any asymmetry in the magnetically connected reactor windings.

Благодаря этому свойству эффективно и просто реализуется быстродействующая защита реактора от всех видов внутренних коротких замыканий. Для этого достаточно подключить к выводам источника подмагничивания реактора два встречно-параллельновключенных неуправляемых тиристора 1...2 класса (в зависимости от номинального напряжения подмагничивания) или стабилитрона, пропустив их ошиновку через типовой трансформатор тока с коэффициентом трансформации, например, 100/5 и подключив к трансформатору тока токовое реле с действием на отключение выключателя и снятие импульсов системы управления. Due to this property, the fast-acting reactor protection against all types of internal short circuits is effectively and simply implemented. To do this, it is enough to connect two counter-parallel connected uncontrolled thyristors of class 1 ... 2 (depending on the rated bias voltage) or a zener diode to the terminals of the bias source of the reactor, passing their busbar through a standard current transformer with a transformation coefficient, for example, 100/5 and connecting a current relay to the current transformer with the effect of opening the circuit breaker and removing the pulses of the control system.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, состоит из двух встречно-параллельновключенных неуправляемых тиристоров или стабилитронов на выводах источника подмагничивания реактора, трансформатора тока, охватывающего ошиновку этих тиристоров или стабилитронов, и максимального токового реле, подключенного на вторичную обмотку трансформатора тока с действием своими выходными контактами на отключение сетевого выключателя и системы управления реактора. A device that implements the proposed method consists of two counter-parallel connected uncontrolled thyristors or zener diodes at the terminals of the bias source of the reactor, a current transformer, covering the busbar of these thyristors or zener diodes, and a maximum current relay connected to the secondary winding of the current transformer with the action of its output contacts to trip network switch and reactor control system.

Устройство работает следующим образом. При появлении внутреннего замыкания в любой обмотке с числом замкнувшихся витков свыше 5% на встречновключенных неуправляемых тиристорах появляется напряжение, достаточное для их самопроизвольного открытия либо пробоя, что сопровождается броском тока короткого замыкания через тиристор одного из направлений и, соответственно, через первичную обмотку трансформатора тока. Появившийся на выходе трансформатора тока вторичный ток приводит без выдержки времени к срабатыванию максимального токового реле и к отключению системы управления и сетевого выключателя. При значительном напряжении несимметрии и, соответственно, большом токе короткого замыкания, практически одновременно с действием реле происходит полный пробой или перекрытие встречновключенных тиристоров низкого класса напряжения. Это позволяет, во-первых, предотвратить прохождение высоких аварийных перенапряжений в источник подмагничивания реактора, во-вторых, приводит в действие максимальную токовую защиту самого источника подмагничивания реактора за счет закорачивания его выводов и, в-третьих, резервирует и ускоряет действие основных защит реактора, в том числе токового реле в описанном устройстве, за счет увеличения их тока срабатывания. The device operates as follows. When an internal short circuit occurs in any winding with a number of closed turns of more than 5%, the on-switched uncontrolled thyristors generate a voltage sufficient for their spontaneous opening or breakdown, which is accompanied by a surge of short circuit current through the thyristor in one of the directions and, accordingly, through the primary winding of the current transformer. The secondary current appearing at the output of the current transformer leads without delay to the operation of the maximum current relay and to the shutdown of the control system and network switch. With a significant asymmetry voltage and, accordingly, a large short-circuit current, almost simultaneously with the action of the relay, a complete breakdown or overlap of on-connected thyristors of a low voltage class occurs. This allows, firstly, to prevent the passage of high emergency overvoltages to the source of magnetization of the reactor, secondly, it activates the maximum current protection of the source of magnetization of the reactor by shorting its conclusions and, thirdly, reserves and accelerates the main protection of the reactor, including the current relay in the described device, by increasing their trip current.

Исследования макета устройства, реализующего описанный способ, показали, что чувствительность защиты достаточна для надежного выявления замыкания более 5% витков любой из обмоток реактора. При числе витков в обмотках управляемых реакторов классов напряжений 110...500 кВ порядка одной-двух тысяч защита охватывает более 95% витков как сетевой обмотки, так и обмотки управления, что значительно превышает показатели традиционно применяемых защит трансформаторов и реакторов. При этом надежно выявляются наиболее вероятные замыкания катушек и слоев любой обмотки, поскольку число витков в них превышает указанные 5% чувствительности защиты. Studies of the layout of the device that implements the described method showed that the sensitivity of the protection is sufficient to reliably detect the circuit of more than 5% of the turns of any of the windings of the reactor. With the number of turns in the windings of controlled reactors of voltage classes of 110 ... 500 kV of the order of one or two thousand, protection covers more than 95% of the turns of both the network winding and the control winding, which significantly exceeds the performance of traditionally used transformer and reactor protectors. In this case, the most probable short circuits of the coils and layers of any winding are reliably detected, since the number of turns in them exceeds the specified 5% of the protection sensitivity.

При этом схемотехника реализации предлагаемого способа защиты проста, надежна и может быть выполнена на любой элементной базе - электромеханической, полупроводниковой или цифровой. При выходе из строя встречновключенных тиристоров они легко поддаются замене в силу своей дешевизны и расположения вне бака реактора. Их роль могут играть также стабилитроны или другие аналогичные приборы соответствующего класса по напряжению и току. Moreover, the circuitry for the implementation of the proposed method of protection is simple, reliable and can be performed on any element base - electromechanical, semiconductor or digital. In the event of failure of the on-connected thyristors, they are easily replaceable due to their low cost and location outside the reactor tank. Zener diodes or other similar devices of the corresponding class in voltage and current can also play their role.

Источник информации
Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976.
Sourse of information
Fedoseev A.M. Relay protection of electrical systems. - M .: Energy, 1976.

Claims (2)

1. Способ защиты управляемого подмагничиванием реактора от внутренних коротких замыканий, заключающийся в том, что при появлении переменного напряжения между электрически уравновешенными по переменному току точками обмоток управления реактора, соединенных в треугольник, к которым подключается источник подмагничивания реактора, в дополнительно подключенных тиристорах на выводах источника подмагничивания реактора и в трансформаторе тока, охватывающем их ошиновку, появляется ток, приводящий к срабатыванию максимального токового реле и подаче сигнала на отключение реактора и его системы управления. 1. A method of protecting a reactor controlled by magnetization from internal short circuits, which consists in the fact that when an alternating voltage occurs between the points of the reactor control windings electrically balanced by alternating current connected in a triangle to which the magnetization source of the reactor is connected, in additionally connected thyristors at the source terminals magnetization of the reactor and in the current transformer, covering their busbar, a current appears, leading to the operation of the maximum current relay and applying a signal to shut down the reactor and its control system. 2. Устройство защиты управляемого подмагничиванием реактора от внутренних коротких замыканий для осуществления способа по п.1, содержащее два встречно-параллельновключенных неуправляемых тиристора или стабилитрона на выводах источника подмагничивания реактора, трансформатор тока, охватывающий ошиновку этих тиристоров или стабилитронов, и максимальное токовое реле, подключенное на вторичную обмотку трансформатора тока и действующее своими выходными контактами на отключение сетевого выключателя и системы управления реактора. 2. The device for protecting the controlled magnetization of the reactor from internal short circuits for implementing the method according to claim 1, comprising two counter-parallel connected uncontrolled thyristors or a zener diode at the terminals of the magnetization source of the reactor, a current transformer covering the busbar of these thyristors or zener diodes, and a maximum current relay connected to the secondary winding of the current transformer and acting by its output contacts to disconnect the network switch and the reactor control system.
RU97114970A 1997-08-18 1997-08-18 Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits RU2137278C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97114970A RU2137278C1 (en) 1997-08-18 1997-08-18 Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97114970A RU2137278C1 (en) 1997-08-18 1997-08-18 Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97114970A RU97114970A (en) 1999-06-27
RU2137278C1 true RU2137278C1 (en) 1999-09-10

Family

ID=20196927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97114970A RU2137278C1 (en) 1997-08-18 1997-08-18 Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2137278C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Электротехника, N 2, 1991, c.2-4, 16-18, 24-29, 41-44, 49-52. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Moran et al. A fault protection scheme for series active power filters
US4389695A (en) Equipment for protecting electronic equipment and personnel against inadvertent occurrence of extended or transient high voltages and method
Das et al. Grounding of AC and DC low-voltage and medium-voltage drive systems
US4068276A (en) Protective system for electrical appliances
Barker Overvoltage considerations in applying distributed resources on power systems
US6178077B1 (en) Electronic branch switching device
Guillod et al. Protection of MV/LV solid-state transformers in the distribution grid
EP0483164B1 (en) A ground fault circuit interrupter
EP0154450A1 (en) Earth leakage protective circuit
Nasution et al. Case studies of magnetizing inrush current effect on differential & REF transformer protection
RU2137278C1 (en) Method and device for protecting saturation-controlled reactor against internal short circuits
JPH10191552A (en) Overvoltage detection circuit for earth leakage breaker
Filipova-Petrakieva et al. The “artificial” short circuit in the input of the electrical devices realizing overcurrents protection
JPH0630525A (en) Three-phase alternating-current power supply apparatus of electronic apparatus
GB2251741A (en) Rapid response ground fault circuit interrupter
JP3374952B2 (en) How to protect a series inverter circuit
SU907654A1 (en) Device for limiting overvoltages and short-circuiting currents at high-voltage substation
RU2124794C1 (en) Device for protective disconnection in ac circuit with grounded neutral
RU2805669C1 (en) Device for protecting three-phase transformer windings from turn failures
SU920952A1 (en) Device for earthing transformer neutral wire in electric networks
SU864423A1 (en) Device for limiting short-circuiting currents and overvoltages at high-voltage substation
Lulbadda et al. Protection Schemes of Solid State Transformers for Different Fault Conditions
SU1704214A1 (en) Device to protect high-voltage electrical equipment against overvoltage
SU928523A1 (en) Device for earthing power transformer neutral wire
SU657514A1 (en) Device for protection of humans against electric shock