SU576639A1 - Способ и устройство дифференциальной токовой защиты трехфазной электроустановки - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к односистемным дифференциальным токовым защитам трехфазных электроустаиовок, преимуществеиио с малыми периодическими токами небаланса дифференциальной цепи, например генераторов , двигателей, поперечной защиты параллельных линий.

Известные способы дифференциальной защиты имеют сравнительно низкую чувствительность , определ емую необходимостью отстройки защиты от номинальных токов, протекающих через исполнительный орган при обрыве соединительных проводов цепи циркул ции , и от больщих переходных токов небаланса при внешних коротких замыкани х. Один из известных способов дифференциальной защиты заключаетс  в том, что измер ют токи по концам генератора, преобразуют трехфазные системы этих токов в однофазные сигналы в преобразовател х числа фаз и геометрически сравнивают полученные однофазные сигналы в исполнительном органе 1. Сигналы небаланса в исполнительном органе обусловлены неидентичностью характеристик двух преобразователей и разностью геометрических сумм намагничиваюнгих токов отдельных групп трансформаторов тока, способ критичен к обрыву проводов цепи циркул ции, поэтому он характеризуетс  малой чувствительностью и надежностью. Известен также способ дифференциальной токовой защиты, наиболее близкий к изобретению по технической сущности и достигаемому результату, в котором пофазно измер ют токи по концам электроустановки , получают дифференциальные токи, получаемые сигна.чы, определ емые днфференциальными токами, используют дл  последующего сравнени  с уставкой и формировани  сигнала на отключение 2. Этот способ

осуществл етс  устройствами с несколькими насыщающимис  трансформаторами и исполнительными органами. Этот известный сиособ имеет сравнительно низкую чувствительность и надежность, так как может срабатывать исполнительный орган в фазе с периодическим броском тока небаланса и требуетс  многосистемное исполнение. Кроме того, возможно замедление действи  при значительпой апериодической составл ющей в токе короткого замыкаии .

Дл  повышени  чувствительности и надежности защиты электроустановки с малыми периодическими токами небаланса иредлагаетс  до сравнени  с уставкой указанные сигналы,

определ емые дифференциальными токами, геометрически суммировать.

Дл  осуществлен нового способа предлагаетс  устройство, содержащее трансформаторы тока по концам защищаемой трехфазной

электроустановки, вторичные обмотки которых пофалю соединены по гхеме с цнрку-шрующими и дифференциальными токами, св занной с исполнительным органом увеличени  тока, отличающеес  тем, что в Д11фференциальную иепь перед исполнительным органом донолиительно включен первичными обмотками , соединенными равнонлечнм зигзаголз, ферромагнитный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которого соединены согласио-носледовательно .

Преобразователь числа фаз при внешних ловреждеии х обтекаетс  литнь токами небаланса , обуслоБлениыми ногрсшиостыо трансформаторов тока. Маир жение его выхода проиорциоиально геометрической сумме токов небаланса всех трех фаз. В пределах определенного диапазона кратностей тока повреждени  но отношению к иоминальному элементы преобразовател  числа фаз работают на линейных участках характеристик намагничивани . В этом режиме их внутреннее сопротивление отиосительио вторичных выводов велико , что также снижает ток небаланса. В случае повреждени  на заи1,ищаемом объекте внутреннее соиротивление преобразовател  резко снижаетс , что сопутствует быстрому нарастанию тока в исиолнительном органе и уменьшению времени действи  заишты. В случае равеиства чисел витков первичных полуобмоток преобразовател  схема получаетс  некритичной к обрыву проводов цени циркзл ции .

На фиг. 1 показаиа структурна  схема осуществлени  иредлагаемого епособа; на фиг. 2 - преобразователь числа фаз и исполпительный орган, один из вариантов выполнени ; иа фиг. 3 - преобразователь числа фаз, другой вариант вынолненн .

По концам защищаемой трехфазной электроустановки 1 измер ют фазные токи при помощи трансформаторов 2 и 3 тока. Трансформаторы тока соедин ют пофазио по диффереициальной схеме. Трехфазную систему дифференциальных токов преобразуют в однофазную в иреобразователе 4 числа фаз путем геометрического суммировани  сигналов, оиредел емых диффереиииальнымн токами. Результирующий сигиал преобразовател  числа фаз исиользуют дл  последующего сравиени  с уставкой в исполнительном органе 5 увеличени  тока и формировани  сигнала на отключение электроустановки.

Преобразователь может быть выполнен, например , при помощи трех однофазных насыщающихс  трансформаторов (см. фиг. 2), которые намагииваютс  геометрической разностью токов диффереициальиой цеии. Такое выиолиеиие иервичных обмоток обеснечивает работу защиты ири двухфазиых повреждеии х . Первичные полуобмоткн преобразовател  имеют одинаковое малое количество витков. Вторичные его обмотки соедин ют согласн-опоследовательно и образуют одиофазиый выход . Ко вторичным обмоткам иреобразовател  иодключают исиолнительиый орган 5, включаюп .|,иГ вын) мительный МО(Ч В, резистор 7 дл  регулировки уставок, сглаживающий конденсатор 8 и исполнительное реле 9. В обратный провод дифференциальной цепи ири

необходимости включают реле 10 коитрол  исиравностп соедипительных проводов и реле 11 фиксации замыкани  иа землю.

При нормальиых режимах работы и внешних повреждени х но обмотке реле 9 протекают токи небаланса, величина которых определ етс  классом точиости трансформаторов тока и кратностью токов. Установившийс  ток небаланса ири дес тикратном токе не превышает дес ти ироцептов поминального тока

даже ири применеиии неподобранных трансформаторов тока третьего класса точности.

При обрыве провода цеии циркул ции ток нагрузки от второго трансформатора данной фазы нротекает но половинам первичных обмоток трансформаторов иреобразовател  в различных направлени х, как показано на чертеже. Па вторичной стороне суммируютс  два одинаковых и противоиоложных но фазе напр жени , поэтому напр жение на выходе

равно нулю.

Таким образом, защита отстроена от обрывов в цепи циркул ции.

Контроль исправности проводов цепи циркул ции осуществл ет реле 10, ток срабатывани  которого ниже минимального тока нагрузки .

В случае двойного замыкани  па землю, когда в защищаемой зоне находитс  только одно место иробо , а второе - вне зоны защиты , в сети с малыми токами замыкани  на землю распределение токов в обмотках преобразовател  иолучаетс  таким же, как и при обрыве нроводов цепи циркул ции. Отключение таких повреждений производ т при помощи реле 11 с током срабатывани  выше номинального тока. Кроме того, в сети с глухозаземленной нейтралью реле 11 может вы вл ть однофазные замыкани  на землю. Функции реле 11 может выполн ть реле 9,

если в обратный провод защиты включить линейный трансформатор 12 (см. фиг. 3) и его вторичную обмотку включить последовательио со вторичными обмотками преобразовател , однако при таком вьшолпении защита

чувствительна к обрывам проводов.

При установившемс  двухфазном повреждении в зоне защиты на вторичной CTOpont преобразовател  суммируютс  противоположные по фазе и неравные по величипе напр жени , так как сердечник преобразовател  отстающей замкнувшейс  фазы намагничиваетс  в два раза сильнее и насыщаетс  по сравнению с сердечииками других фаз, В напр жении выхода иреобразовател  при этом велика осиовна  гармоника. Псиолнительное реле 9 срабатывает.

При трехфазиом коротком замыкании в зоие защиты, кроме значительного увеличени  нагф жени  третьей грамоники, на выходе

нреобразовател  вследствие иодмагничивани 

ацериодическими токами возникают четные гармоники, что приводит к более быстрому нарастанию напр жени  выхода и уменьшению времени срабатывани  защиты.

При помощи одного преобразовател  и исполнительного органа с высокой чувствительностью и надежностью контролируют три фазы заншщаемой электроустановки.

Предлагаемый способ и устройство опробованы в лаборатори х кафедры электрических станций Томского политехнического института , дали положительные результаты и могут быть рекомендованы дл  широкого применени  в энергосистемах.

Claims (2)

1. Способ дифференциальной токовой защиты трехфазной электроустановки, в котором пофазно измер ют токи по концам электроустановки , получают дифференциальные токи путем их геометрического сравнени , получаемые сигналы, определ емые дифференицальными токами, используют дл  последующего сравнени  с уставкой и формировани  сигнала па отключение, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности и надежности зашиты электроустановки с малыми периодическими токами небаланса, да сравнени  с уставкой указанные сигналы, определ емые дифференциальными токами, геометрически суммируют.

2. Устройство дл  осуществлени  дифференциальной токовой защиты по п. 1, содержащее трансформаторы тока по концам защищаемой трехфазной электроустановки, вторичные обмотки которых пофазно соединенные по схеме с циркулирующими и дифференциальными токами, св занной с исполнительным органом, отличающеес  тем, что в дифференциальную цепь перед исполнительным

органом дополнительно включен первичными обмотками, соединенными равноплечим зигзагом , ферромагнитный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которого соединены согласно-последовательно.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство № 284122, кл. Н 02Н 3/28, 1962.

2.Федосеев А. М. Основы релейной защиты . ГЭИ, 1961, с. 306, рис. 8-7.