SU691988A1

SU691988A1 - Arrangement for differential protection of a transformer

Info

Publication number: SU691988A1
Application number: SU772494778A
Authority: SU
Inventors: Ким Михайлович Добродеев; Владимир Павлович Курицын
Priority date: 1977-06-13
Filing date: 1977-06-13
Publication date: 1979-10-15

Description

II

Изобретение относитс к технике релейной защиты энергосистем, а именно к релейной защите блочных трансформаторов.The invention relates to the technique of relay protection of power systems, namely to the relay protection of block transformers.

В общем случае дифференциальна защита трансформатора должна быть отстроена от протекающих в дифференциальной цепи токов в режимах, внешних коротких замыканий , при включении защищаемого трансформатора на холостой ход или при восстановлении напр жени после отключени внещних коротких замыканий, а также в режиме перевозбуждени . Режим перевозбуждени возникает вследствие превышени индукцией в магнитопроводе трансформатора номинального значени и сопровождаетс ростом тока намагничивани , который может привести к ложным срабатывани м дифференциальной защиты. Рост индукции происходит при повыщении напр жени или при снижении частоты. Первое может иметь место на сетевых трансформаторах , второе - на блочных.In general, differential protection of a transformer should be rebuilt from currents flowing in a differential circuit in modes, external short circuits, when the protected transformer is idling or when the voltage is restored after the external short circuits are turned off, as well as in the over-excitation mode. The over-excitation mode arises due to the excess of the inductor in the transformer magnetic core of the nominal value and is accompanied by an increase in magnetization current, which can lead to false positives of the differential protection. An increase in induction occurs when the voltage rises or the frequency decreases. The first can take place on the network transformers, the second - on the block.

Известны устройства дифференциальной защиты, обеспечивающие несрабатывание в режиме перевозбуждени силового трансформатора вследствие повышени напр же- .Differential protection devices are known, which ensure the failure of the over-excitation of a power transformer due to an increase in voltage.

ни . Так, например, устройство 1 имеет торможение, когда величина напр жени , приложенного к одной из обмоток, превышает номинальное значение. В этом устройстве либо формируетс тормозной сигнал, пропорциональный величине превышени напр жением номинального значени , либо фиксируетс факт превыщени напр жени и формируетс посто нный тормозной сигнал. Такое устройство не обеспечивает несрабатывание в режиме перевозбуждени блочного трансформатора на сниженной частоте, например в режиме пуска или останова генератора блока.neither Thus, for example, device 1 is inhibited when the voltage applied to one of the windings exceeds the nominal value. In this device, either a brake signal is generated that is proportional to the magnitude of the voltage exceeding the nominal value, or the fact that the voltage is exceeded is detected and a permanent brake signal is generated. Such a device does not provide a failure in the over-excitation mode of the block transformer at a reduced frequency, for example, in the start or stop mode of the generator block.

В целом р де других устройств дифференциальных защит используетс то обсто тельство , что при перевозбуждении ток содержит нечетные гармоники, в частности п тую , и не содержит четных гармоник. В этих устройствах дл торможени используетс п та гармоника, отфильтрованна из дифференциального сигнала или из токов плеч защиты 2.In general, a number of other differential protection devices use the fact that when overexcited, the current contains odd harmonics, in particular, fifth, and does not contain even harmonics. In these devices, a fifth harmonic is used for braking, filtered from a differential signal or from currents of protection arms 2.

В качестве прототипа можно прин ть устройство дифференциальной защиты 3. В котором дл отстройки от токов небаланса при включени х трансформатора под напр жение используетс втора гармоника дифференциального тока, а при перевозбуждении - п та гармоника. Втора и п та гармоники выдел ютс полосовыми фильтрами. Тормозной сигнал, пропорциональный второй и п той гармоникам, сравниваетс с рабочим сигналом, пропорциональным дифференциальному току. При определенном содержании в дифференциальном токе второй и п той гармоник происходит загрубление защиты. Этот же тормозной сигнал предназначен и дл отстройки защиты при перевозбуждении на сниженной частоте. Недостаток этого устройства состоит в том, что в процессе снижени частоты может отсутствовать тормозной (:игнал. Так, например, при снижении частоты от номинальной , равной 50 Гц, до значений 25 и 16, 7 Гц частота настройки фильтра 100Гц соответствует в первом случае четвертой, а во втором щестой гармоникам, отсутствующим в токе возбуждени . Частота настройки фильтра 250 Гц соответствует в первом случае дес той гармонике, также отсутствующей в дифференциальном сигнале, а во втором случае п тнадцатой гармонике, имеющей незначительную величину. Поскольку сигналы, соответствующие частотам настройки фильтров, формирующих тормозной сигнал, могут принимать нулевые значени , их нельз использовать дл отстройки защиты в режиме перевозбуждени при снижении частоты возбуждающего напр жени в щироком диапазоне. Вследствие конечного затухани фильтров на частотах , отличных от резонансной, тормозной сигнал, например, на частоте 25 Гц обуславливает загрубление устройства защиты-прототипа в 1,5 раза, в то врем как величина индукции достигает двукратного значени (при номинальном напр жении питани ), S ток намагничивани может превысить I па ;vi а i п п м ri Dо. п ri л ivj 11 ut D ui n i ij 11 v минальный ток. Таким образом, загрубление устройства может оказатьс недбстаточным дл обеспечени отстроенности. Кроме того, отсутствует возможность регулировани величины загрублени устройства. Целью изобретени вл етс повыщение селективности путем обеспечени отстроенности дифференциальной защиты от токов небаланса в режиме перевозбуждени трансформатора при снижении частоты возбуж-. дающего напр жени . Указанна цель достигаетс тем, что в устройство дл дифференциальной защиты трансформатора, содержащем трансформаторы тока, вторичные обмотки которых соединены между собой дифференциально и подключены к входам последовательно соединенных элементов формировани рабочего сигнала и торм.озного сигнала, пропорционального второй гармонике, выходами подключенных к элементу сравнени с выходным элементом, введены фильтр нижних частот, пропускающий сигнал ы с частотой ниже номинальной, и дополнительный элемент формировани тормозного сигнала, причем вход фильтра нижних частот включен последовательно в цепь элементов формировани рабочего и основного тормозного сигналов и подключен к вторичным обмоткам трансформаторов тока, а выход через дополнительный элемент формировани тормозного сигнала подключен к дополнительному тормозному входу элемента сравнени . На чертеже приведена блок-схема, устройства , которое предназначено дл защты от внутренних повреждений двухобмоточного трансформатора 1, к одной из обмоток которого подключен генератор 2. Трансформаторы тока 3 и 4 установлены с обеих сторон трансформатора 1, а их вторичные обмотки включены дифференциально по схеме на циркул цию токов. В дифференциальную цепь включены последователь но элемент 5 формировани рабочего сигнала , элемент 6 формировани тормозного сигнала и фильтр 7 нижних частот. Фильтр нижних частот подключен через элемент 8 формировани тормозного сигнала к тормозному входу элемента сравнени 9. К другому тормозному входу элемента сравнени подключен элемент 6 формировани ... тормозного сигнала, а к рабочему входу - элемент формировани рабочего сигнала. Выход элемента сравнени подключен к выходному элементу 10. Элемент 6 формировани тормозного сигнала предназначен дл отстройки устройства от бросков тока намагничивани при включении защищаемого трансформатора 1 на холостой ход или при восстановлении напр жени после отключени внещ , ™ коротких замыкании, выдел ет из дифференциального тока вторую гармонику, формирует сигнал, пропорциональный указан ой гармонике, и подает его на тормозной вход элемента сравнени 9. Фильтр ниж элемент 8 формировани тормозного сигнала предназначены дл отстройки устройства при протекании тока намагничивани в режиме перевозбуждени , возникающем при снижении частоты ( при пусках, остановках и наладочных испытани х блочных генераторов). Фильтр нижних частот пропускает сигналы с частотой ниже номинальной, например ниже 90% номинального значени , а элемент 8 формировани тормозного сигнала формирует сигнал, пропорциональный этим частотам, и подает его на дополнительный тормозной вход элемента 9. Элемент сравнени производит алгебраическое суммироваAs a prototype, a differential protection device 3 can be adopted. In which, for detuning from unbalance currents, when the transformer is energized, a second harmonic of the differential current is used, and when overexcited, the fifth harmonic is used. The second and fifth harmonics are separated by band-pass filters. A brake signal proportional to the second and fifth harmonics is compared with a working signal proportional to the differential current. At a certain content in the differential current of the second and fifth harmonics, the protection becomes deeper. The same brake signal is also intended for de-protection of over-excitation at a reduced frequency. The disadvantage of this device is that in the process of reducing the frequency there may be no braking (: ignal. So, for example, when the frequency is reduced from the nominal 50 Hz to 25 and 16, 7 Hz, the filter frequency of 100 Hz corresponds in the first case to the fourth In the first case, the second harmonic, which is also absent in the differential signal, and in the second case, the fifteenth harmonic, which has an insignificant value. Since the signals corresponding to the tuning frequencies of the filters forming the brake signal can take on zero values, they cannot be used to detun the protection in the overstimulation mode while reducing the frequency of the exciting voltage in the wide band. Because of the final attenuation of the filters at frequencies other than resonant, the brake signal for example, at a frequency of 25 Hz, it causes the prototype protection device to become destructive by 1.5 times, while the induction value reaches twice the value (at nominal pressure zhenii power), S magnetizing current can exceed I pa; vi n i and n m ri DO. п ri l ivj 11 ut D iin i ij 11 v rated current. Thus, the coarsening of the device can be inadequate to provide build-up. In addition, there is no possibility of adjusting the size of the coarsening of the device. The aim of the invention is to increase the selectivity by providing isolation of the differential protection against unbalance currents in the transformer over-excitation mode while reducing the excitation frequency. giving stress This goal is achieved by the fact that a device for differential protection of a transformer containing current transformers, the secondary windings of which are differentially connected to each other and connected to the inputs of series-connected working signal and brake signal proportional to the second harmonic, outputs connected to the comparison element an output element, a low-pass filter is inserted that transmits a signal with a frequency below the nominal frequency, and an additional element of the formation of a brake signal, the input of the low-pass filter is connected in series to the circuit of the formation of the working and main brake signals and connected to the secondary windings of current transformers, and the output through the additional element of forming the brake signal is connected to the additional brake input of the comparison element. The drawing shows a block diagram of a device that is designed to protect against internal damage to a two-winding transformer 1, to one of whose windings a generator 2 is connected. Current transformers 3 and 4 are installed on both sides of transformer 1, and their secondary windings are included differentially according to current circulation. The differential circuit includes a sequence of a working signal shaping element 5, a brake signal shaping element 6 and a low-pass filter 7. The low-pass filter is connected via the brake signal forming element 8 to the brake input of the comparison element 9. The brake signal forming element 6 is connected to another brake input of the comparison element and the operating signal forming element is connected to the working input. The output of the reference element is connected to the output element 10. The brake signal shaping element 6 is designed to detun the device from magnetizing current surges when the protected transformer 1 is turned on to idle or when the voltage recovers after switching off the external short-circuit, the second harmonic is separated from the differential current generates a signal proportional to the specified harmonic, and feeds it to the brake input of a reference element 9. The filter of the bottom element 8 forming a brake signal is intended These devices are used to tune the device when the magnetizing current flows in the over-excitation mode, which occurs when the frequency decreases (during start-ups, stops, and adjustment tests of block generators). The low-pass filter transmits signals with a frequency below the nominal, for example below 90% of the nominal value, and the brake signal generation element 8 generates a signal proportional to these frequencies and feeds it to the additional brake input of the element 9. The comparison element produces an algebraic sum.