SU1259388A2 - Устройство дл дифференциальной защиты электроустановки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электротехники (релейной защите электроустановок j и может быть использовано дл  защиты сборных шин, ошиновок трансформаторов, силовых трансформаторов , реакторов, генераторов, синхронных компенсаторов, крупных электродвигателей. Цель изобретени  - повышение селективности в .режиме за« ю

Description

мыкани  большой части витков или всей последовательной обмотки автотрансформатора . Устройство содержит блок 1 датчиков тока, который через формирователь 3 входного логического сигнала, через ждущий мультивибратор 23, элемент И 24, расширитель 23 импульсов, блок 13 разрешени  сра- .батывани  присоединен к фазовому органу 7. Устройство содержит также

I

Изобретение относитс  к электро- технике, а именно к релейной защите электроустановок, может быть использовано дл  защиты сборных шин, ошиновок трансформаторов, силовых трансформаторов (автотрансформаторов ) реакторов , генераторов, синхронных компенсаторов и крупных электродвигателей электростанций и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт.св. № 907666.

Цель изобретени  - повьш1ение селективности в режиме замыкани  большой части витков или всей последовательной обмотки автотрансформатора.

На фиг. 1 изображена уструктурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальна  схема формировател  входного логического сигнала ; на фиг. 3 - принципиальна  схема фазного органа; фиг. 4 - принципиальна  схема блока разрешени  срабатывани ; фиг. 5 - принципиальна  схема блока запрещени  срабатывани ; фиг. 6 - принципиальна -схема блок контрол  длительности входного сигнала; фиг. 7 - принципиальна  схема блока контрол  паузы; фиг. 8 - эпюры токов и напр жений на элементах устройства в режиме замыкани  большой части витков или всей последовательной обмотки автотрансформатора; фиг. 9 - то же, в режиме внешнего короткого замыкани . I

Устройство дл  дифференциальной

защиты электроустановки содержит (фиг. 1) блок датчиков тока, одноименные вторичные концы которых подключены к многоплечевому диодному полумосту 2, выход которого подклю59388

преобразователь 9 дифференциального тока, блок 17 торможени , блок 2 контрол  паузы, блок 19 дозировани . Повьпиение селективности в режиме замыкани  большой части витков достигаетс  введением дополнительного элемента И 24, ждущего мультивибратора 23 и расширител  25 импульсов . 9 ил. Дополнительное к авт.св. № 907666.

5

0

чен к формирователю 3 входного логического сигнала. I

Выход диодного полумоста подключен также к блоку 4 сравнени , который св зан через разделительный трансформатор 5 и вьтр мительный мост 6 с основным входом фазного органа 7, выход которого подключен к одному из входов первого логического элемента И 8. Преобразователь 9 дифференциального тока включен в дифференциальную цепь защиты, его линейный выход соединен с входами пускового органа 1 О и первого логического элемента 11, выход которого соединен с вторым логическим элементом 12 и блоком 13 разрешени  срабатывани . Выход второго логического элемента 12 подключен к блоку 4 запрещени  срабатьгаани . Блок 15 временной задержки подключен к выходу формировател  3. Пороговый элемент 16 подключен к линейному выходу преобразовател  9 дифференциального тока, к которому также подключен блок 17 тормол ;ени , выход которого через сумматор 18 по дключен к одному из входов блока 19 дозировани . Выход дифференцировани  преобразовател  9 подключен к блоку 20 контрол  длительности входного сигнала и к блоку 21 контрол  паузы, выходы которых через элемент ИЛИ 22 подключены к другому входу блока 19 дозировани . Выход формировател  3 5 соединен с входом фазного органа 7, с одним из входов лог ического элемента 11 и подключен к ждущему мультивибратору 23, выход которого через второй элемент И 24 подключен к расширителю 25 импульсов, выход которо0

о

у.

1259388

подключен к фазному оргажи бы ди эл то до ги не го , но с

Выход первого логического элемента И 8  вл етс  выходом устройства.

Формирователь 3 входного логического сигнала, предназначенный дл  управлени  углом блоки ровки фазного органа, может содерж. -ть (фиг. 2 , например , сумматор и компаратор, причем входы сумматора  вл ютс  входами формировател  3. Выход сумматора соединен с входом кокшаратора, выход же кот-шаратора  вл етс  вьшодом формировател  3 Выход дифференцировани  преобразовател  9 дифференциального тока соединен с вторым входом второго элемента И 24, а линейный выход лреобразовател  9 - с входом сумматора 18. Выход блока 15 временной задержки соединен с вторым входом второго логического элемента 12.

Выход первого элемента 16 соединен с входом блока 19 дозировани , выход которого соединен с первым управл емым входом фазного органа 7, Выход пускового органа 10 соединен с одним из входов первого элемента И В. Объединенные выходы блоков разрешени  13 и запрещени  14 соединены с третьим входом первого логического элемента 11 и одним из выходов первого логического элемента И 8

Фазный орган, предназначен}{ый дл  обеспечени  устойчивости функционировани  устройства в режимах внешних коротких замыканий с насыщением трансформаторов тока и включени  силового трансформатора (а втотраисфо1 1ато- ра) на холостой ход, может содержать (фиг. 3), например транзисторный ключ, врем задающую цепь компаратор и разв зьтающие диоды, причем вкод транзисторного ключа  вл етс  входом фазного органа 7. Выход транзисторг ного ключа соединен с входом врем - задающей цепи, выход которой соединен с рабочим входом компаратора, /лоды разв зывающих диодоб соединены с управл ющими входами фазного органа 7. Катодал разв зывающих диодов объединены и соединены с управ- л ющим входом компаратора, вьрспд которого  вл етс  выходом фазного органа 7.

Блок 13 разрешени  срабатьшани , предназначенный дл  выдачи логического сигнала разрешени  срабатывани  на логический элемент И 8 в ре

t5

20

25

ЭО

35

10

0

5

0

5

жиме внутренних повреждений, может быть выполнен (фиг.4) из входного диода, конденсатора, логического элемента И-НЕ и выходного диода, Ка- тод входного диода соединен с входом блока 13, а анод - с входом логического элемента, который объединен с конденсаторам. Выход логического элемента соединен с анодом выход- , ного диода, катод которого соединен с выходом блока 13.

Блок 14 запрещени  срабатавани , предназначенный дл  вьщачи логического сигнала запрещени  срабатьшанн  на Логический элемент И 8 в режиме внешних повреждений в услови х предельно искаженной формы входных то- ков, вьщолнен, например по схеме (фиг. 5), содержащей входной диод, конденсатор, два логических элемента И-НЕ и выходной диод. Катод входного диода соединен с входсж блока 14, а анод - с входом первого логи- . ческогр элемента, который объединен с конденсатором. Выход первого логического элемента соединен с входом второго логического элемента, выход ,- которого соединен с анодом выходного диода. Катод выходного диода соединен с выходом блока 4.

Блок 20 контрол  длительности входного сигнала предназначен дл  сравнени  длительности входного сигнала с максимально возможной шириной основани  однопо  рного импульса тока включени  силового трансформатора на холостой ход. Блок 20 может быть выполнен , например, по схеме (фиг. 6), содержащей ждущий мультивибратор и. логический элемент И, выход которого  вл етс  выходом блока 20. Вход ждущего мультивибратора соединен с одним из входов элемента И и  вл етс  входом блока 20. Второй вход элемента И соединен с входом ждущего мультивибратора ..

Блок 21 контрол  паузы предназначен дл  контрол  паузы между напр жением , подаваемьм на трансформатор, и током в дифференциальной цепи устройства защиты. Блок 2 может быть вьшолнен, например, по схеме (фиг. 7), содержащей ждущий мультивибратор и логический элемент И, выход которого  вл етс  выходом блока 21. Вход ждущего мультивибратора  вл етс  входом напр дени  блока 21. Другой вход блока 21  вл етс  также и первым вхоом логического элемента И. Выход дущего мультивибратора соединен с торым входом логического элемента И. Расширит ель 25 импульса предназнаен дл  расширени  длительности выодного импульса элемента 21 до велиины , необходимой дл  надежного срабатывани  фазного органа 7,

Устройство работает следующим образом .

Токи от трансформаторов тока плеч защиты поступают на первичные обмотки датчиков тока. Грубое согласование величины входных токов осуществл етс  выбором числа видков первичных обмоток датчиков тока, а точное регулированием переменных резисторов, подключенных параллельно третьим об- мрткам датчиков тока. Сигналы от датчиков тока раздел ютс  по знаку полупериода с помощью многоплечевого диодного полумоста 2 и поступают на вход блока 4 сравнени  4.

При внутреннем коротком замыкании и совпадающих по фазе токах плечи схемы сравнени  попеременно обтекаютс  токами положительной и отрицательной пол рности. Это приводит к по влению в сердечнике трансформатора 5 знакопеременного магнитного потока, который наводит во вторичной обмотке ЭДС. При малых токах внутреннего повреждени , не превышающих максимальный нагрузочный ток, стабилитроны блока сравнени  заперты и ЭДС вторичной обмотки трансформатора 5 имеет синусоидальный характер. Имеет место дифференциальный режим работы, когда ток срабатьшани  не зависит от величины сквозного тока. При превышении сквозным током величины максимально возможного тока нагрузки при внутреннем повреждении (2,5-3) номинального тока трансформатора стабилитроны открываютс  и практически шунтируют выход блока 4, защита перехб- дит в дифференциально-фазный режим работы.

Устройство позвол ет получить участок характеристики, на котором защита работает как дифференциальна  с торможением. Это позвол ет получить достаточную чувствительность к внутренним коротким замыкани м, сопровождающимс  вытекающими токами нагрузки при сохранении достаточной степени отстроенности защиты от токов небаланса , вызванных токами, при кото5

10

15

20

5

30

35

45

50

593886

рых защита eilte не переходит в ди(|)фе- ренциально-фазный режим работы. Если при внутренних повреждени х, когда током обтекаютс  оба плеча попере5 менно, напр жение на входе блока 4 не превьшает напр жени  стабилизации стабилитронов блока сравнени , то при внешнем, когда током обтекаютс  оба плеча блока 4, это напр же10 ние вдвое больше при токах, больших тока стабилизации. Это обсто тельство используетс  в защите в качестве дойолнительного признака внешнего Короткого замыкани . Блок 3 фикси15 рует напр жение на входе блока 4, пропорциональное сумме модулей токов присоединений на уровне (1,7-1,8) напр жени  стабилизации стабш1итро- нов, формирует пр моугольный сигнал,

20 который подаетс  на входы первого

логического элемента 11 и блока 15 временной задержки, а также на ждущий мультивибратор 23 и на второй управл ющий вход фазного органа 7,

5 увеличива  его угол блокировки. Следовательно , при внутренних повреждени х угол блокировки будет меньше, чем при внешних.

0

5

0

При работе устройства в услови х предельно искаженной информации от трансформаторов тока отмечено следующее свойство переходного процесса в последних при преимущественно актив-, ной нагрузке. При возникновении ко- ротког:о замыкани  трансформаторы тока вход т в насьш1ение не сразу, а спуст  некоторое врем , определ емое характером переходного процесса, параметрами трансформатора тока, нагрузки и предшествующим состо нием трансформатора тока. В течение этого времени (в т желом переходном процессе - менее 5 мс) первичный ток трансформируетс  во вторичную цепь практически полностью и ток намагничива  . либо практически отсутствует, либо достаточно мал и весьма медленно измен етс . Если индукци  достигает величины, превьш1ающей индукцию насыщени , происходит срыв вторичного тока, когда последний приобретает практически нулевую величину, а мгно- .венное значение тока намагничивани  - величину приведенного первичного тока . Таким образом, передний фронт тока намагничивани  всегда отстает от .переднего фронта вторичного тока ,

Дифференциальный ток состоит из алгебраической суммы мгновенных значений вторичных токов, но при внешних коротких замыкани х с т желыми переходными процессами дифференциаль Hiii ток становитс  равным току намагничивани  одного из насытившихс  трансформаторов тока. При внутренних коротких, замыкани х, если первичные токи присоединений близки по фазе друг к другу, дифференциальный ток практически равен арифметической сумме мгновенных значений вторичных токов . Следовательно , при внутренних коротких замыкани х передние фронты выпр мленного дифференциального и суммы входных совпадают, а при внешних - первый будет отставать от второго на врем  не менее 1,5-2 мс, т.е в дифференциальном токе будут либо паузы (фиг.9), либо интервалы с весьма медленным его изменением в окрестност х минимума.

В режиме замыкани  большой части витков последовательной обмотки авто трансформатора вследствие уменьшени  сопротивлени  лучей схемы замещени  между сторонами высокого и среднего напр жени  резко возрастает сквозной ток, что дл  защиты  вл етс 

признаком внешнего повреждени .

1

При этом устройство переходит в дифференциально-фазный режим, затем вырабатываетс  нгпр жение, равное удвоенному напр жению стабилизации стабилитронов, и формирователь 3 вхоного логического сигнала блокирует фазный орган 7. Одновременно с этим уменьшаетс  рабочий сигнал на основном входе фазного органа,так как он равен разности трапецеидальных напр жений на плечах блока 4 сравнени  и по длительности в 2-3 раза меньше угла блокировки. Однако в автотран-: сформаторе при этом протекает ток повреждени , и он должен быть отключен . Дп  идентификации этого режима предназначены вновь введенные второй логический элемент И 24, ждущий мультивибратор 23 и расширитель 25 импульса. Ток повреждени  обуславли вает протекание дифференциального. тока в устройстве, притом передний фронт суммы входных токов совпЕщает с производной дифференциального тока . Этот факт  вл етс  отличительным качественным признаком рассмотренного режима.

В качестве сигнала, фиксирующего передний фронт вторничного тока, при наличии сквозного тока используетс  напр жение, снимаемое с блока 4 сравнени  с помощью формировател  3. Это напр жение поступает на вход ждущего мультивибратора 23, который запускаетс  и выдает импульсы длительностью 1,5 мс на первый вход второго логического элемента И 24 фиг. 8). Одновременно с выхода дифференцировани  преобразовател  9 дифференциального тока на второй вход второго логического элемента И 24 поступают импульсы , соответствующие по длительности ширине основани  модул  производной дифференциального тока. Происходит совпадение по времени сигналов на входах логического элемента И 24. Это приводит к по влению на выходе последнего единичного логического сигнала, который расшир етс  в расширителе 25 импульсов на величину, необходимую дл  срабатывани  фазного органа 7. Пусковой орган 10 при этом также срабатывает. При совпадении сигналов от фазного 7 и пускбвого 10 орга.нов на входах логического элемента И 8 защита срабатывает.

При внешнем замыкании сигнал с выхода формировател  3 опережает на 1,5-2 мс сигнал с выхода преобразовател  9 дифференциального тока (фиг.9). Поэтому к моменту поступлени  дифференциального тока на вход второго логического элемента И 24 на втором входе отсутствует сигнал, так как ждущий мультивибратор 23 через 1,5- 2 мс переходит в исходное состо ние.

При этом, на выходе второго логического элемента И 24 отсутствует сигнал , т.е. последний не вли ет на работу устройства защиты при внешних замьж .ни х.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  дифференциальной защиты электроустановки по авт.св.

   № 907666, отличающеес 

   тем, что, с целью повьш1ени  селективности в режиме замыкани  большой части витков или всей последовательной обмотки автотрансформатора, в

   него дополнительно введены второй логический элемент И, ждущий мультивибратор и расширитель импульса, при- чем вход ждуще1-о мультивибратора

   125938810

   подключен к выходу формировател  ни  преобразовател  дифференциально- входного логического сигнала, а вы- го тока, а выход подключен к входу ход - к входу второго логического расширител  импульса, выход которого элемента И, второй вход которого подключен к основному входу фазного объединен с выходом дифференцирова- органа.

   -и,

   on

   oOfCn

   -ЙФиг .

   мумти

   SuSpamop

   Ф|/е.З

   «г

   gf

   mфиг . 5

   MStftufiu

   MjfMtlTW$u5pam (

   Фи€.7

   Редактор И. Дербак

   Составитель Л. Бондаренко Техред М.Ходанич

   Заказ 5132/53Тираж 6J2Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор,В. Бут га