SU1001277A1 - Устройство дл дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора) - Google Patents

Description

Устройство относитс  к релейной защите трансформаторов и автотрансформаторов электрической части электрических станций и подстанций и может использоватьс  дл  защиты силовых трансформаторов при возникновении внутренних коротких и витковых замыканий .

Дл  защиты силовых трансформаторов известно дифференциально-фазное реле, содержащее входные трансформаторы, присоединенные к трансформаторам тока , установленным на выводах защищаемого объекта, схему преобразовани  входных величин, присоединенную к ней двуплечейую схему сравнени  и реагирующий орган с подсоединенным к нему блоком торможени  при. бросках тока намагничивани  tlj .Однако указанное дифференциальнофазное реле обладает чувствительностью , недостаточной дл  вы влени  всех витковых замыканий, поскольку его необходимо отстраивать от токов небаланса при максимальных токах нагрузки .

Кроме того, известно дифференциально-фазное реле, содержащее три дифференциально-фазные схемы защиты от коротких замыканий и чувствител ную часть, состо щую из фильтров токов одной из симметричных составл ющих токов несимметричного режима,дифференциального токового органа блока отстройки от бросков тока намагничивани , блокировки при перевозбуждени х и блокировки от сверхтоков С

Однако это устройство необходимо отстраивать от токов небашанса рас10 сматриваемой последовательности при токе блокировани  дифференциального токового органа блокировкой от сверхтоков . Поскольку ток блокировани  дифференциального токового органа

15 может составл ть до 2.1 нт { нт - номингшьный ток трансформатора, ток небаланса,обусловленный регулированием коэффициента трансформации силового трансформатора под нагрузкой при

20 внешних коротких замыкани х, может быть значительной величины, что требует значительного загрублени  при наличии регулировани  коэффициента трансформации силового трансформато25 ра. Это ограничивает чувствительность защиты.

Claims (3)

1. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  дифферен. циапьной защиты трансформатора, со30 держащее фильтры одной из сшчметричных составл ющих токов несимметричного режима, блок отстройки от брос хов тока намагничивани , блокировку от сверхтоков, блокировку при перевозбуждени х , дифференциальный токо вый орган,фазный орган и блок упра Ленин С 3 . Однако известное устройство обла дает недостаточной селективностью в конечной -части переходного процес са затухающего броска тока намагнич вани , что св зано с недостаточной чувствительностью фильтра блока отстройки от броскоа тока намагничивани . Дальнейшее увеличение чувствительности фильтра нецелесообразно, так как ведет к задержкам в срабатывании при внутренних коротких замыка ни х. Кроме того, недостатком извес ного устройства  вл етс  наличие дву параллс ьных каналов обработки входных сигналов,- имеющих различные прин ципы действи . Как следствие этого, необходимы блок управлени , выбирающий один из принципов обработки сигнала , и св зи этого блока с измерительными органами устройства. Обычно увеличение числа блоков и св зей меж ду ними снижает надежность устройства , Цель:изобретени  - повышение селективности защиты в режиме бросков тока намагничивани  при сохранении быстродействи , а также упрощение конструкции. Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройстве дл  дифференциальной защиты трансформатора (автотранс форматора , содержащем подключенные к соответствующим трансформаторам тока, установленным по сторонам защи щаемого объекта, фильтры одной из симметричных составл ющих токов несимметричного режима, блок отстройки от бросков тока намагничивани , блокировку от сверхтоков с входами, присоединенными к трансформаторам тока, реагирующий орган и блок обработки сигналов с выходов фильтров симметричных составл ющих, последний выполнен в виде последовательно соединенных элемента преобразовани  входных величин, элемента сравнени  и выпр мител  и присоединен к рабоче му входу реагирующего органа,выполненного в виде электронного реле вре мени миллисекундного диaпaJOнa с регулируемым порогом срабатывани , тормозный вход .которого соединен с выходом блока отстройки от бросков тока намагничивани , а выход реагирующего органа присоединен к вновь введенному элементу И, второй вход которого соединен с блокировкой от сверхтоков, а выход  вл етс  выходом устройства. Элемент сравнени  в блоке обработ ки сигналов с выходов, фильтров симметричних составл ющих содержит два усилител -ограничител  и сумматор , причем выходы усилителей-ограничителей соединены с входом сумматора . На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Устройство содержит .фильтры 1-3 токов симметричных составл ющих несимметричного режима, которые соединены с блоком 4 обработки входного сигнала с выходов фильтров симметричных составл ющих. В состав блока 4 обработки вход т последовательно соединенные элемент 5 преобразовани  входных величин, элемент 6 сравнени , выпр митель 7. Блок 4 обработки сигнала аналогичен блоку управлени  прототипа по виду обрабатываемой информации, Выход блока 4 обработки сигнала соединен с рабочим входом реагирующего органа 8, выпoJIнeннoгo в виде электронного реле времени миллисекундного диапазона. На тормозной вход реагирующего органа 8 подаетс - с выхода блока 9 отстройки от бросков тока намагничивани . Сигналы с выхода реагирующего органа 8 и блокировки при сверхтоках 10 подаютс  на вход элемента И 11, выход которого  вл етс  выходом устройства и включен по схеме ИЛИ по отношению к выходу существующей дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора ) . Элемент 5 преобразовани  представл ет собой схему разделени  входных величин с фильтров 1-3 тока по знакам полупериодов, выполненную на диодных полумостах. Элемент 6 сравнени  выполн ет операцию ограничени  Положительных и отрицательных полуволн сигналов с выходов элемента 5 преобразовани  по модулю с помощью усилителей-ограничителей и их алгебраического суммировани . Выпр митель 7 представл ет собой выпр митель переменного сигнала с выхода элемента 6 сравнени , выполненный на базе интегрального операционного усилител . Устройство предназначено дл  совместной работы с существующей дифференциальной защитой трансформатора (автотрансформатора; от внутренних повреждений с целью повышени  ее чувствительности к витковым замыкани м . Предлагаемое устройство работает следующим образом. При витковом замыкании в защищаемом трансформаторе на выходах фильтров 1-3 токов по вл ютс  токи, которые в элементе 5 преобразовани / раздел ютс  по знакс1м полупериодов. В элементе 6 сравнени  сигналы одноименного знака суммируютс , причем на определенном уровне рост суммарн сигналов одноименных знаков прекращ етс  схемой ограничени . Выходное напр жение элемента Ь сравнени  пол чаетс  путем еще одного суммировани  двух последних сигналов, что по вол ет при внешних коротких замыкан  х до наступлени  амплитудного огра ничени  иметь на выходе элемента б сравнени  сигнал, пропорциональный разности токов плеч трансформатора, а при внутренних коротких замыкани х - их сумме, Далее сигнал с выхода элемента б сравнени  выпр мл етс  и поступает на вход реагирующего органа 8. Если длительность выпр мленного сигнала превышает врем  блокировани  реагирующего органа 8, последний срабатывает и выдаетс  сигнал на отключение трансформатора. При несимметричных токах нагрузки на реагирующий орган 8 поступают сигналы от фильтров 1-3 токов. При этом величина тока небаланса определ етс  в основном регулированием коэффициента трансформации силового трансформатора. Причем в устройство поступает небаланс от протекани  только рассматриваемой симметричной составл ющей тока, что позвол ет иметь уставку реагирующего органа 8 достаточную дл  вы влени  всех витко вых замыканий в трансформаторе. Если сквозной несимметричный ток превышает величину, при которой в элементе б сравнени  начинаетс  ограничение сигнала(эта величина выбираетс  несколько большей максимального тока рассматриваемой симметричной составл ющей в рабочем режиме), сигнал с выхода элемента 6 сравнени  представл ет собой значение напр жени , пропорциональное входным сигналам, сравниваемым только по фазе, т.е. устройство переходит в дифференци .ально-фазный режим, а котором оно нечувствительно к токам-небаланса.По этому при несимметричных внешних коротких замыкани х, когда ток небаланса , обусловленный регулированием коэффициента трансформации силового трансформатора, может быть значительным , устройство работает в дифференциально-фазном режиме. Таким образом, входна  информаци  устройства и конечный результат обработки входных сигналов остаютс  прежними: обрабатываютс  входные сиг налн устройства после фильтров симметричных составл ющих плеч защиты, используетс  .сочетание дифференциального и дифференциально-Фазного принципов действи . Отличие в том, что в прототипе дл  достижени  указанного эффекта использовалась проста  совокупность двух различных по принципу действи  устройств в одном реле: дифференциальногд токового органа (обрабатывающего входную информацию по дифференциальному принципу действи ; и фазного органа (с дифференциально-фазным принципом действи ). Наличие этих двух разнотипных устройств обусловило необходимость блока управлени , выбирающего один из двух принципов обработки сигнала и блокирующего дифференциальный токовый или фазный .орган. 3 предлагаемом устройстве сочетание дифференциально-фазного и дифференциального принципов действи  достигаетс  в блоке 4 обработки входных сигналов с выходов фильтров симметричных составл ющих ,- который аналогичен блоку управлени  в прототипе по виду обрабатываемой информации, посредством одного канала обработки рходной информации . При этом в значительной мере упрощаетс  конструкци  устройства и, следовательно, его надежность. В режиме броска тока наг агничивани  кратностью выше. 0,31 нт на выходе блока 9 отстройки по вл етс  тормозной сигнал, исключающий возможность срабатывани  реагирующего ор- гана 8 в этом режиме, так как. при такой кратности надежно работают фильтры блока 9 отстройки. Отстройка от этого режима с малой кратностью тока (менее 0,31 нт), когда фильтры не могут выработать достаточный тормозной сигнал, осуществл етс  за счет выбора времени срабатывани  реагирующего органа 8, превышающего длительность однопол рного импульса броска тока намагничивани  кратности 0,31 нт. Исследовани  формы кривой тока указанного режима кратностью 0,31 нт показали, что ширина основани  однопол рного импульса при этом не превышает 6 мс, следовательно, . врем  блокировани  реагирующего органа должно быть больше этой величины . Устройство-прототип содержит реагирующий орган в общем виде. При этом подразумеваетс  наиболее простой тип реагирующего органа - реагирующий на средневыпр мленное значение рабочего сигнала. Однако этот тип реагирующего органа обладает недостаточной селективностью в конечной части переходного процесса броска тока намагничивани , что св зано с недостоточной чувствительностью фильтра блока отстройки от бросков тока намагничивани . Дальнейшее увеличение чувствительности фильтра нецелесообразно , так как ведет к задержкам в срабатывании при внутренних коротких замыкани х. Следовательно, устройСТво-прототип обладает меньшей отстроенностью от бросков тока намагничивани . При сверхтоках короткого замыкани как внутреннего, так и внешнего, при которых надежно работает основна  защита, от блокировки при сверхтоках 10 на элемент И 11 поступает запрещающий сигнал в виде логического нул . Элемент И 11 выдает сигнал срабатывани  устройства при наличии сигна ла срабатывани  реагирующего органа 8 и отсутствии запрещающего сигнала от блокировки при сверхтоках 10. В качестве фильтров 1-3 тока могу быть использованы фильтры токов нулевой последовательности, либо фильт ры токов обратной последовательноети . Если трансформаторы тока диффе|ренциальной защиты трансформатора имеют схему соединени  звезда-звезда , то могут быть использованы филь ры токов как обратной, так и нулевой последовательности, однако более целесообразным прелставл етс  использование фильтров токов нулевой последовательности . Если же трансформаторы тока дифференциальной защиты трансформатора имеют схему соединени  звезда-треугольник, токи нулевой последовательности в плечах дифференциальной схемы трансформаторов тока отсутствуют, и, следова .тельно , в схеме могут быть приведены только фильтры токов обратной последовательности . Устройство позвол ет, благодар  сочетанию дифференциального и дифференциально-фазного принципов действи , повысить устойчивость несрабатывани  защиты в переходных режимах , которые могут привести к ложному срабатыванию, и иметь чувствительность , необходимую дл  вы влени  всех витковых замыканий в трансформаторе (.автотрансформаторе). Повышение чувствительности возможно потому, что реагирующий орган 8 в дифференциальном режиме необходимо отстраивать от тока небаланса, обусловленного током, при котором наступает ограничение сигнала в элементе б сравнени , т.е. при котором устройство переходит в дифференциально-фазный режим (0,2-0,3) 1 нт. Величина этого тока определ етс  максимальным током используемой симметричной составл к цей, котора  может длитеттьно существовать в рабочем режиме. Устройство проишо лабораторные испытани  в статических режимах и на электродинамической модели преходных токов короткого замыкани  :i бросков тока намагничивани , а также производственные испытани  на группе нэ трех однофазных автотрансформаторов общей мощностью 800 МВД, с высшим напр жением 500 кВ. Испытани  показывают , что устройство имеет чувствительность 0,08 1 нм при регулировании коэффициента трансформации силового трансформатора il6%, врем  срабатывани  не более 40мс и не реагирует на броски тока намагничивани  кратностью до 101 нт. Таким образом, устройство, име  более простую, чем в прототипе, конструкцию, обладает всеми его достоинствами , т.е. высокими чувствительностью и быстродействием, кроме того, имеет более высокую устойчивость несрабатывани  в режиме броска тока намагничивани . Формула изобретени  1.Устройство дл  дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора ), содержащее подключенные к соответствующим трансформаторам тока, установленным по сторонам защищаемого объекта, фильтры одной из симметричных составл ющих токов несимметричного режима, блок отстройки от бросков тока намагничивани , блокировку от, сверхтоков с входами, присоединенными к трансформаторам тока, реагирующий орган и блок обработки сигналов с выходов фильтров симметричных составл ющих, отличающеес  тем,что, с целью повьшени  селективности защиты в режиме бросков тока намагничивани  и перевозбуждений защищаемого трансформатора , а также упрощени  конструкции , блок обработки сигналов с выходов фильтров симметричных составл ющих выполнен в виде последовательно соединенных элемента преобразовани  входных величин, элемента сравнени  и выпр мител  и присоединен к рабочему входу реагирующего органа, выполненного в вида электронного реле времени миллисекундкого диапазона с регулируемым порогом срабатывани , тормозной вход которого соединен с выходом блока отстройки от бросков тока намагничивани , а выход реагирующего органа присоединен к вновь введенному элементу И, второй вход которого соединен с блокировкой от поверхности от сверхтоков, а выход  вл етс  выходом устройства. 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что элемент сравнени  в блоке обработки сигналов содержит два усилител -ограничител  и сумматор, при этом выходы усилителей-ограничителей соединены с входом сумматора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР I 473524, кл. Н 02 Н 3/28, 1979.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 649086, кл. Н 02 Н 3/28, 1980.
3. 3.Авторское свидетельство СССР 743105, кл. Н 02 Н 3/28, 1981.