SU1095298A2 - Устройство дл дифференциальной защиты силового трансформатора - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ СИЛОЮГО ТРАНСФОРМАТОРА по авт. св. 1 266909, от ли чающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  при внутреннем коротком замыкании трансформатора , сопровождающемс  насьнцением трансформаторов тока, дополнительно введены второй формирователь пр моугольных импульсов, третий и четвертый инверторы, второй и третий элементы задержки времени, два элемента ЗАПРЕТ, два преобразовател  длительности импульсов в пропорциональное напр жение, блок сравнени , элемент пам ти и второй реагирующий орган , причем к выпр мительному мосту подключен второй формирователь пр моугольных импульсов, к выходу которого подсоединены две цепи, перва  из которых содержит последовательно соеди.ненные первый элемент ЗАПРЕТ, . первый преобразователь длительности импульсов в пропорциональное напр жение и элемент пам ти, а втора  содержит последовательно соединенные второй элемент ЗАПРЕТ и второй преобразователь длительности импульсов в пропорциональное напр жение, выходы указанных цепей подсоединены к входам блока сравнени , к выходу .которого подсоединен второй реагиру (Л С ющий орган, причем выход второго формировател  пр моугольных импульсов через последовательно соединенные второй элемент выдержки времени ., и третий инвертор соединен с управл ющим входом первого элемента ЗАПРЕТ , а через последовательно соединенные третий элемент выдержки времени и Четвертый инвертор - с управл ющим входомвторого элемента ЗАПРЕТ .

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к устройстваил дл  дифференциальной защиты силовых трансформаторов.

По основному авт. св. 266909 известно устройство дл  дифференциальной защиты силового трансформатора , содержащее промежуточный Iтрансформатор, первична  обмотка которого включена в дифференциальную цепь вторичных обмоток трансформаторов тока, установленных со всех сторон защищаемого объекта, а вторична  обмотка подключена к выпр мительному Мосту, выход которого подключен к- цепочке из последовательно соединенных формировател  пр моугольных импульсов, первого инвертора, элемента выдержки времени, элемента задержки второго инвертора и реагирующего органа CID .

При внутренних коротких замыкани х (КЗ) в трансформаторе значение тока КЗ может значительно превышать номинальный ток и содержать апериодическую составл ющую. В этом случае происходит насьвдение магнитопроводов трансформаторов тока защиты,сопровождающихс  искажением дифференциального тока и по влением в нем значительных бестоковых пауз.

Расчеты показывают, что в данном случае врем  вырабатывани  дифференциальной защиты трансформатора может увеличиватьс  до значений 1,4 Т , где Т - посто нна  времени затухани  апериодической составл ющей тока КЗ .

При расположении защищаемого транформатора вблизи мощных источников питани  значение посто нной времени Т может достигать 0,2-0,3 с, а врем  срабатывани  дифференциальной защиты соответственно 14-21 период. При этом значительно возрастает веро тный ущерб, вызываеьмй, в частнос ти, увеличением размеров разрушени  трансформаторов при аварии вследствие уменьшени  быстродействи  дифференциальной защиты трансформатора.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  при внутреннем коротком замыкании в трансформаторе сопровождающемс  насыщением трансформаторов тока.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что, в устройство дл  дифференциальной защиты силового трансформатора дополнительно введены второй формирователь пр моугольных импульсов , третий и четвертый инверторы, второй и третий элементы выдержки времени, два элемента ЗАПРЕТ, два преобразовател  длительности импульсов в пропорциональное напр жение, блок сравнени , элемент пам ти и второй реагирующий орган, причем

к выпр мительному мосту подключен второй формирователь пр моугольных импульсов, к выходу которого подсое динены две цепи, перва  из которых содержит последовательно соединенные первый элемент ЗАПРЕТ, первый преобразователь длительности импульсов в пропорциональное напр жение и элемент пам ти, а втора  содержит последовательно соединенные второй элемент ЗАПРЕТ и второй преобразователь длительности импульсов в пропорциональное напр жение, выходы указанных цепей подсоединены к входам блока сравнени , к выходу которого подсоединен второй реагирующий орган, причем выход второго формировател  пр моугольных импульсов через последовательно соединенные второй элемент выдержки времени и третий инвертор с управл ющим входом первого элементаЗАПРЕТ, а чере последовательно соединенные третий элемент выдержки времени и четвертый инвертор -,с управл ющим входом второго элемента ЗАПРЕТ.

На фиг. 1 изображена схема предложенного устройства; на фиг. 2с и S - потенциальные диаграммы на выходах блоков устройства в режиме внутреннего КЗ и в режиме броска тока намагничивани  и внешнего КЗ соответственно.

Устройство содержит промежуточный трансформатор тока 1, к вторичной обмотке которого подключены резистор 2 и выпр мительный мост 3 , выход которого подключен к первому формирователю пр моугольных импульсов 4, св занному через включенные последовательно первый инвертор 5, первый элемент выдержки времени 6, орган запоминани  сигналов 7 и второй инвертор 8 с первым реагирующим органом 9. К выходу выпр мительного моста подключены также второй формирователь пр моугольных импульсов 10, к выходу которого подключены второй и третий, элементы выдержки Времени 11 и 12, св занные через третий и четвертый инверторы 13 и 14 с управл ющими входами элементов ЗАПРЕТ 15 и 16, основные входы котЪрых подключены к выходу формировател  импульсов 10. Выход первого элемента ЗАПРЕТ 15 через последовательно включенные первый преобразователь 17 длительности импульсов в пропорциональное напр жение и элемент пам ти 18 св зан с первым входом блока сравнени  19, а выход второго элемента ЗАПРЕТ 16 через второй преобразователь 20 длительности импульсов в пропорциональное напр жение св зан с вторым входом блока сравнени , выход которого подключен к второму реагирующему органу 21. Длительность импульсов на выходе второго формировател  пр моугольных импульсов 10 равна времени, в течение которого дифференциальный ток при КЗ превьошает заданный уровень замера. По первой цепи, подсоедине ной к выходу второго формировател  пр моугольных импульсов, содержащей последовательно соединенные первый элемент ЗАПРЕТ 15, первый преобразо вагель 17 длительности импульсов в пропорциональное напр жение и элемент пам ти 18, проход т импульсы, существующие только в течение второго периода от момента возникновени  КЗ. Это достигаетс  соответствующей настройкой второго элемента времени 11, включенного в цепи управлени  первого элемента ЗАПРЕТ 15 Наибольша  длительность импульсов запоминаетс  в элементе пам ти 18, соответствующее напр жение подаетс  На вход опорного напр жени  схемы сравнени  и  вл етс  ее уставкой. Во второй цепи, подсоединенной к .выходу второго формировател  пр моугольных импульсов, содержащей последовательно соединенные второй элемент ЗАПРЕТ 16 и второй преобразователь 20 длительности импульсов в пропорциональное напр жение, проход т импульсы, существующие в третьем и последующих периодах КЗ.Это достигаетс  соответствующей настрой кой четвертого элемента времени 12, включенного в цепи управлени  второ го элемента ЗАПРЕТ 16. Напр жение, пропорциональное длительност м импульсов , поступает на второй вход блока сравнени  19. Сигнал на выходе блока сравнени  19 по вл етс  в том случае, если напр жение на втором входе блока сравнени  больше уставки. в качестве элементов 17 и 20 преобразовани  длительности импульсов на их входе в пропорционашьное напр жение может использоватьс  ключ параллельно которому включен конден сатор, зар жаемый от источника посто нного напр жени . Управл ющими сигналами  вл ютс  импульсы на вход элементов 17 и 20. При отсутствии импульсов ключ замкнут, конденсатор разр жен, напр жение на нем равно нулю. При по влении импульса ключ (например, транзистор ) дешунтирует конденсатор, он зар жаетс  в течени времени существовани  импульса. Посто нна  времени цепи зар да выбира етс  из услови  обеспечени  пропорциональности напр жени  на конденса торе и времени зар да. При исчезновении импульса на входе элементов 17 и 20 ключ замыкаетс , конденсатор быстро разр жаетс . Таким образом, на выходах элементов 17 и 20 при работе устройства по вл ютс  импульсы треугольной формы , амплитуда которых пропорциональна длительности импульсов на их входах . К выходу 17 подключен элемент пам ти 18, в котором запоминаетс  наибольша  амплитуда импульсов, проход щих через первый элемент ЗАПРЕТ 15 во втором периоде. В качестве реагирукицего органа 21 может быть использован расширитель и-мпульсов. в качестве элемента пам ти может быть использован конденсатор, который зар жаетс  через диод от преобразовател  17. Диод следует использовать дл  предотвращени  разр да этого конденсатора через выходное сопротивление преобразовател  17. Посто нна  времени разр да конденсатора элемента пам ти 18 на первый вход блока сравнени  19 должна быть достаточно большой, поэтому при необходимости в этой цепи может быть предусмотрено дополнительное сопротивление . В качестве блока сравнени  может быть использован компаратор, например , на основе операционного усилител . Опорное напр жение (уставка компаратора ) задаетс  с выхода элемента пам ти. На второй его вход подаютс  треугольные импульсы с выхода преобразовател  20. Устройство работает следующим образом. При внутренних КЗ, не сопровождающихс  насыщением трансформаторов тока, происходит замер бестоковых пауз на входе первого формировател  импульсов 4, если паузы окажутс  меньше заданного значени , то срабатывает первый реагирующий орган 9, т.е. как в известном устройстве. При внутренних КЗ, сопровоадающихс  глубоким насыщением трансформаторов тока, в дифференциальном токе по вл ютс  значительные бестоковые паузы (фиг. 2 а I и реагирующий орган 9 не работает. Напр жение замера формировател  пр моугольных импульсов 10 приниматс  таким, чтобы импульсные сигнаы на его выходе по вл лись только при токах, превышающих наибольшие х значени  в нормальных эксплуатаионных режимах. На выходе формировател  10 при внутреннем КЗ по вл етс  импульсный сигнал. В момент возникновени  сигнала на выходе форировател  10 производитс  запуск элементов времени 11 и 12. Элемент времени 11 имеет выдержку времени на по вление сигнала на его выходе, равную одному периоду. Дпительность сигнала на выходе элемента времени

11 равна одному периоду, после истечени  этого времени сигнал на его/ выходе исчезает. Элемент времени 12 имеет выдержку времени на по вление сигнала, равную двум периодам, после чего сигнал на его выходе существует в течение времени КЗ. Сигналы с выходов элементов времени 11 и 12 инвертируютс  элементами 13 и 14 и подаютс  на управл ющие входы элемеИтов ЗАПРЕТ 15 и 16, на основные входы которых подаетс  импульсный сигнал формировател  10. При этом на управл ющем входе элемента ЗАПРЕТ 15 разрешающий сигнал существует в течение второго периода от момента начала КЗ, а На управл к дем входе элемента ЗАПРЕТ 16 разрешающий сигнгш существует начина  с третьего периода до отключени  КЗ. В результате на выходе элемента ЗАПРЕТ 15 импульсный сигнал существует только в течение второго периода , а на выходе элемента ЗАПРЕТ 16в течение времени от начала третьего периода до отключени  КЗ. Элементы 17 и 20 осуществл ют преобразование длительности импульсов на их входах в пропорциональное напр жение . Амплитуда импульсов на выходе преобразовател  17 уже в третьем

периоде превышает уставку, задаваемую на первом входе компаратора 19, Г) результате на его выходе по вл етс  импульсный сигнал ), вызывающий срабатывание второго реагирующего органа 21.

При бросках тока намагничивани  и в режимах внешних КЗ длительность импульсов достигает наибольшего значени  в первом или втором периоде, а затем монотонно уменьшаетс  Гфиг. При этом амплитуда импульсов на выходе преобразовател  17, котора  запоминаетс  и  вл етс  уставкой блока сравнени  (.компаратора) 19, оказываетс  больше амплитуды импульсов в последующие периоды, поступающие на второй вход блока сравнени  с выхода преобразовател  20. Поэтому сигнал на выходе схемы сравнени  не по вл етс  и устройство не срабатывает.

Предложенное устройство повышает быстродействие дифференциальной защиты трансформаторов в переходных режимах внутренних КЗ, что позвол ет уменьшить веро тность ущерба при повреждени х трансформаторов, и может быть применено дл  защиты силовых трансформаторов и автотрансформаторов высоких и сверхвысоких напр жений .

(риг. г

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА по авт. св. № 266909, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия при внутреннем коротком замыкании трансформатора, сопровождающемся насыщением трансформаторов тока, дополнительно введены второй формирователь прямоугольных импульсов, третий и четвертый инверторы, второй и третий элементы задержки времени, два элемента ЗАПРЕТ, два преобразователя длительности импульсов в пропорциональ ное напряжение, блок сравнения, элемент памяти и второй реагирующий орган, причем к выпрямительному мосту подключен второй формирователь прямоугольных импульсов, к выходу которого подсоединены две цепи, первая из которых содержит последовательно соединенные первый элемент ЗАПРЕТ, первый преобразователь длительности импульсов в пропорциональное напряжение й элемент памяти, а вторая содержит последовательно соединенные второй элемент ЗАПРЕТ и второй преобразователь длительности импульсов в пропорциональное напряжение, выходы указанных цепей подсоединены к входам блока сравнения, к выходу которого подсоединен второй реагирующий орган, причем выход второго формирователя прямоугольных импульсов через последовательно соединенные второй элемент выдержки времени и третий инвертор соединен е управляющим входом первого элемента ЗАПРЕТ, а через последовательно соединенные третий элемент выдержки времени и четвертый инвертор - с управляющим входом второго элемента ЗАПРЕТ.