SU1403214A1 - Устройство дл защиты реактора статического тиристорного компенсатора от внутренних повреждений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электротехники, а именно к релейной защите реакторов, примен емых в установках статических тиристорных ком- . пенсаторов реактивной мощности. Цель изобретени  - повышение чувствительности . Цель достигаетс  введением в устройство датчика тока реактора 1, инвертора 11, сумматора 12 и второго элемента времени 14 с задержкой на срабатывание. Устройство осуществл ет сравнение мгновенных значений тока в реакторе с интегралом напр жени  на нем. Если разность указанных величин превысит заданное значение по крайней мере дважды за период, то устройство отключает реактор. 2 ил. Ш (Л

Description

С)

СО ГО

Фиг.1

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам релейной защиты реакторов статических тиристорных компенсаторов (СТК) реактивной мощности

Делъю изобретени   вл етс  повышение чувствительности защиты реактора .

На фи1% 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - эгаорьц по сн ющие его работу.

Устройство содержит датчик 1 тока в цепи за1чищаемого реактора 2; подключенного к нейтрали через тирис торный ключ 3, а к сети 4 - через выключатель 5, датчики напр жени  (трансформаторы) высоковольтного 6 и низковольтного 7 вводов реактора 2, подключенный к их вы :одам дифференциальный усилитель 8j нуль-орган 9, интегратор 10 с рабочим и управл ющим входами, инвертор 11, выходом подключенньй к первому входу с -мма- тора 12, и цепочку из последовательно соединенньк компаратора 13, второго элемента 14 времени с задержкой на срабатьшание, элемента 15 времени с задержкой на возвраТд первого элемента 16 времени с задержкой на срабатывание и исполнительного элемента 17.

Датчик 1 тока и датчики 6 и 7 напр жени  служат дл  согласовани  уровней первичных и вторичных сигналов , Дифференциальньй усилитель 8 формирует напр жение, пропорциональное разности напр жений на вводах реактора . Нуль-орган 9 формирует выходной сигнгш высокого уровн  при наличии на входе ненулевого сигнала, и выходной сигнал низкого уровн  при нулевом сигнале на входе« Интегратор 10 имеет рабочий и управл ющий входы и формирует на выходе напр -жение,, пропорциональное интегралу сигналаj поступающего на рабочий вход, при наличии на управл ющем входе сигнала высокого уровн „ При пост:;-плении на управл ющий вход интегратора 10 сигнала низкого уровн  происходит уста™ новление выходного напр жени  на 0 Инвертор 11 измен ет знак поступающего на его вход сигнала на противоположный . Сумматор 12 производит алгебраическое поступающих на его входы сигналов. Компаратор 13 вьшолнен с двухпол рным порогом и формирует на выходе сигнал высокого

уровн  в интервале превышени  входным сигналом установленного порога. Второй элемент 14 времени дл  задержки в по влении сигнала высокого уровн  на вькходе по отношению к моменту по влени  сигнала высокого уровн  на его входе на врем  t, :i 1 мс дл  уменьшени  вли ни  импульсных помех„ С помощью элемента 15

времени кратковременный сигнал с блока 14 расшир етс  на врем  t Юме, т,е, до поступлени  сигнала срабатывани  в следующем полупериоде. Первый элемент 16 времени служит дл  предотвращени  ложных срабатываний при переходных процессах в элементах схемы. Врем  задержки t, выбираетс  большим длительности одиночного рас-

ширени  импульса с блока 15 и составл ет 15 мс. Исполнительный орган 17 обеспечивает отключение выключател  5 в цепи защии,аемого реактора. Шунтирующий реактор 2 подключаетс  к сети (при включенном выключателе 5) с помощью тиристорного ключа 3, управл емого от специального управл юще- го блока

В момент открьшани  одного из тиристоров ключа 3 начинаетс  переход- ньш процесс в активно-индуктивной цепи с реактором 2, В исправного реактора дол  активной слагающей полного сопротивлени  по отношению к индуктивной слагающей весьма

мала. Так, дл  реактора 110 кВ типа РОД-33333/110 отношение активного сопротивлени  к полному составл ет 0,0058 и снижаетс  дл  реакторов на более высокие напр жени . Поэтому в случае исправного реактора активной частью его сопротивлени  можно пренебречь .

При этом напр жение Up и ток ip реактора могут быть представлены в

виде

- т . «Ч

30

р Г ирЛ:

J-J . л

где L

номинальна  индуктивность реактора.

Устройство работает следующим образом

Рабочий сигнал пропорциональный действительному току з реакторе} от датчика 1 тока через инвертор 11 поступает на первьш вход су1ч1матора 12,

Тормозной сигнал, пропорциональный расчетному току в неповрежденном реакторе, формируемый в виде интеграла напр жени  на реакторе, с блока 10 подаетс  на второй вход сумматора 12, Сигнал, пропорциональный напр жению на реакторе, формируетс  на выходе дифференциального усилител  8 как разность напр жений от датчиков высоковольтного 6 и низковольтного 7 вводов реактора 2. С выхода дифференциального усилител  8 сигнал поступает на рабочий вход интегратора 10.

Сигналы управлени  интегратором 10 вырабатываютс  нуль-органом 9, вход которого подключен к .датчику 1 тока, В интервале протекани  тока через реактор нуль-орган 9 формирует сигнал высокого уровн , разреша  интегрирование ,

В момент прекращени  тока в реакторе (закрывани  тиристорного ключа 3) на выходе нуль-органа 9 устанавливаетс  сигнал низкого уровн  и происходит сброс выходного напр жени  интегратора 10 на О. Сигнал запрета интегрировани  сохран етс  на управл ющем входе блока 10 до мо- мента открьшани  тиристорного ключа 3 в смежном полупериоде. Таким образом предотвращаетс  накопление ошибки в интеграторе,

В нормальном режиме рабочий и тормозной сигналы, поступающие на входы сумматора 12, равны по амплитуде и противоположны по знаку, ввиду чего выходное напр жение сумматора равно нулю и, следовательно, компаратор 13 и устройство в целом остаютс  в несработанном состо нии.

При возникновении повреждени  в любой части обмотки реактора снижаетс  его полное сопротивление и ток в цепи реактора возрастает.

Если замыкание в обмотке происходит вблизи вводов, то дополнительно происходит изменение (уменьшение) угла реактора, ввиду чего ток в цепи реактора сдвигаетс  относительно напр жени  на некоторый угол в сторону опережени . Кроме того, рабочий сигнал, сформированный из тока реактора , возрастает, а тормозной сигнал , сформированный из напр жени  реактора, может лигль уменьшатьс , .Поэтому сигнал1 1, поступающие на вход сумматора, не компенсируютс  и на

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

его выходе по вл етс  напр жение, пропорциональное разности векторов рабочего и тормозного сигналов. Если .это напр жение превьшает порог ера- батьгеани  компараторов 13, на его выходе в каждом полупериоде по вл ютс  сигналы высокого 5фовн. , При длительности этих сигналовJ превышающей врем  задержки t, элемента 14 времени , р.авное 1 мс, сигнал высокого - уровн  проходит на элемент 15 времени с задержкой на возврат,: осуществл ющий расширение импульса на врем  t ,j 10 мс. Расширенный импульс поступает на вход .элемента 16 времени с задержкой на срабатывание tj 15 мс.

Так как сигналы срабатывани  повтор ютс  в каждом полупериоде промышленной частоты и интервал между ними не превышает 10 мс, то расширенные элементом 15 времени и шульсы пере- крьшают паузы между сигналами на его входе, ввиду чего на вход элемента 16 времени поступает непрерывный сигнал высокого уровн .

Через врем  tj 15 мс сигнал проходит на исполнительный элемент 17 которьш воздействует на выключатель 5, производ щий отключение реактора 2 от сети.

Если, например, в .результате действи  одиночного импульса помехи или переходного процесса в элементах схемы произошло кратковреме.нное срабатывание компаратора 13, то срабатывани  устройства не произойдет, так как длительность одиночного импульса , расширенного на 10 мс элементом 15 времени, меньше времени задержки tj 15 мс элемента 16.

При внешних повреждени х, например при коротких замыкани х в сети, напр жение на реакторе снижаетс , что приводит к уменьшению сформированного из него тормозного сигнала. Однако одновременно происходит про- порциональное уменьшение тока через реактор и, следовательно, рабочего сигнала, ввиду чего равенство амплитуд и фазовый сдвиг 180° между тормозным и рабочим сигналами сохран ютс  и срабатьшани  устройства не происходит.

Высока  чувствительность защиты при повреждени х в любой части обмотки обеспечиваетс  тем, что при замыкании небольшого числа витков об- мотки изменение параметра реагировани  - разности мгновенных значений рбочего и тормозного сигналов, обусловлено , главным образом, фазовым сдвигом между сигналами, а в случае замыкани  значительного числа витков - различием их амплитз дных значений .

Использование предлагаемого устройства позвол ет повысить чувстви- тельность и селективность защиты реакторов , вход щих в состав статических тиристорных компенсаторов.

Изобретение обеспечивает вы влени повреждени  и отключение реактора на начальной стадии развити  повреждени , когда разрушению подвергалась только часть обмотки и не затронуты наиболее дорогосто щие части: магни- топровод, фарфоровые опорные изол - торы и бак.

Фо.рмула изобретени 

Устройство дл  защиты реактора статического тиристорного компенсатора от внутренних повреждений, содержащее датчики напр жени  высоковольтного и низковольтного вводов реактора , выходы которых подключены к входам дифференциапьного усилител , нуль-орган, интегратор, компаратор и цепочку, состо щую из последовательно соединенных элемента времени с задержкой на возврат, первого элемента времени с задержкой на срабатывание и исполнительного элемента, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности, в него дополнительно введены датчик тока реактора, содержащий клеммы дл  подключени  в сеть питани  реактора, инвертор, сумматор и второй элемент времени с задержкой на срабатывание, соединенньй выходом с входом элемента времени с за;:1;ержкой на возврат, а входом - с выходом компаратора, вход которого подключен к выходу сумматора , при этом рабочий вход интегратора соединен с выходом дифференциального усилител , выход - с первым входом сумматора, а управл к цнй вход - с выходом нуль-органа, вход которого подключен к выходу датчика тока и к входу инвертора выход которого соединен с вторым входом сумматора .

MoA fPf /n ftfa/rcf (ff/faf c/ ff eai 77ff/ye

r.

./

г

t

tz

/3

f6,f7

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для защиты реактора статического тиристорного компенсатора от внутренних повреждений, содержащее датчики напряжения высоковольтного ^низковольтного вводов реакто ра, выходы которых подключены к входам дифференциального усилителя, нуль-орган, интегратор, компаратор и цепочку, состоящую из последовательно соединенных элемента времени с задержкой на возврат, первого элемента времени с задержкой на срабатывание и исполнительного элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него дополнительно введены датчик тока реактора, содержащий клеммы для подключения в сеть питания реактора, инвертор, сумматор и второй элемент времени с задержкой на срабатывание, соединенный выходом с входом элемента времени с задержкой на возврат, а входом - с выходом компаратора, вход которого подключен к выходу сумматора, при этом рабочий вход интегратора соединен с выходом дифференциального усилителя, выход - с первым входом сумматора, а управляющий вход - с выходом нуль-органа, вход которого подключен к выходу датчика тока и к входу инвертора, выход которого соединен с вторым входом сумматора.