SU693502A1 - Устройство дл дифференциальной защиты электроустановки - Google Patents

Description

t

Изобретение относитс  к релейной защите и может быть использовано в качестве дифференциальной защиты ы сборных шин, генераторов, синхронных компонеаторов и электродвигателей.

Дл  повышени  чувствительности дифференциальных защит при перегруженных трансформаторах тока разработана диф- еренциально-фазйа  защита, и защита с торможением от токов присоединений. Известно устройство дл  дифференциально-фазной защиты сборных щин, содержащее в каждой из фаз промежуточные трансформаторы тока с двум  вторичными обмотками, дифференциально- ТОКОВОЙ орган, включенньй в контур, образованный одной системой вторичных обмоток промежуточных трансформаторов тока и орган сравнени  фаз, включенный в контур, образованный другой системой вторичных обмоток промежуточных трансформаторов l.

Недостаток указанных устройств заключаетс  в относительно невысоких значени х допускаемых погрещностей трансформаторов тока. Такие устройства селективно работают при погрешност х трансформаторов тока в установившемс  режиме не более 20-30%.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство дл  дифференциальной защиты сборных щин 2. . В указанном устройстве содержитс  быстронасыщающийс  трансформатор с рабочими , короткозамкнутыми и вторичными обмртками, реагирующий орган и регулируемый транзистор, подключенные параллельно ко вторичной обмотке. Дополнительно в устройство введены полупроводниковый ключ, расширитель импульсов , блок сравнени , сглаживающий фильтр, два выпр мител  и блок расщеплени . В короткозамкнутую обмотку включены два последовательно-соединенных трансреахтора , один из которых подключен к первому входу блока сравнени  через блок расщеплени  и первый выпр митель, а другой трансреактор подключен ко второму входу блока сравнени  через второй выпр митель и сглаживающий фильтр. При этом выход блока сравнени  соедине через расширитель импульсов со входом полупроводникового ключа, выход которог подключен параллельно реагирующему органу. Данное устройство имеет принципаль но-необходимое -врем  срабатывани  пор дка периода промышленной частоты, т.е. 2О. м. Однако в р де случаев на сверхвысоком напр жении 500 кВ выше по услови м устойчивости системы, требуетс  иметь устройства дифференциальных защит со временем срабатывани  5-10 мс. Кроме того, при различных схемах соединени  трансформаторов тока, напри мер, неполна  звезда-треугольник, звезда-треугольник токи небаланса по форме близки к синусоидальным и путем анализа формы кривой тока ватруднитель но различить ток к.з. в зоне и ток небалан В результате чувствительность известного устройства может ограничитьс  и потребуетс  торможение токами плеч, суммой токов и т.д. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и чувствительности при значительных перегрузках трансформаторов тока. Это достигаетс  тем, что в известном устройстве содержащем трансформаторы тока, ко вторичным обмоткам кото рых присоединены первичные обмотки пр межуточных трансформаторов тока с дву м  вторичными обмотками, дифференциаль токовый орган, включенный в контур, образованный одной системой вторичных обмоток промежуточного трансформатора тока и полупроводниковый ключ, выход которого подключен параллельно диффе™ ренциально-тсжовому органу, снабжено блоками косвенного контрол  магнитного состо ни  основных трансформаторов тока входы которых присоединены к другим вторичным обмоткам промежуточных тран сформаторов тока, выходы соединены со входами элемента ИЛИ соединенного с полупроводниковым ключом; причем блок косвенного контрол  магнитного состо ни  трансформатора тока состоит из элемента И, один вход которого непосредственно св зан с вторичной обмоткой промежуточного трансформатора, а второй через включенные последовательно дифференцирующее звено и элемент НЕ, а так же тем, что блок косвенного контрол  магнитного соединенного через интегрирующее звено, с г,вторичной обмоткой промежуточного трансформатора. На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства, на фиг. 2, 3 - первь1й вариант схемы устройства контрол  насыщени  и временна  диаграмма, по сн юща  ее работу; на фиг, 4 - второй вариант устройства контрол  насыщени ; на фиг. 5 - вариант принципиальной схемы предлагаемого устройства. Защита содержит устройства контрол  насыщени  1, элемент ИЛИ 2, электронный ключ 3, реагирующий орган 4. Схема устройства насыщени  по первому варианту (см. фиг. 2) состоит из элемента И 5, один вход которой соединен непосредственно с обмоткой промежуточного трансформатора тока, а второй - чегрез соединенные последовательно дифференцирующее звено 6 и элемент НЕ 7. Принцип действи  устройства контрол  насыщени  заключаетс  в том, что пол рнэсти тока и его инвертированной производной совпадают (при определенном уровне Их величин) только после основного насыщени  трансформатора тока. Поэтому на BbijiO p, элемента 5 сигнал по вл етс  при насыщении магнитопровода трансформатора тока, при уменьщении его по абсолютной величине (см. фиг. 3). Недостатком такого устройства контрол  насыщени   вл етс  возможность блокировки защиты в режиме внутреннего повреждени , при расхождении по фазе векторов токов присоединений. Дл  таких объектов защиты более подход щим  вл етс  устройство контрол  насыщени , схема которого приведена на фиг. 4, где 8 - интегрирующее звено, 9 - пороговый элемент. Посто нна  времени интегрирующего звена устанавливаетс  равной посто нной .времени вторичной цепи соответствующего трансформатора тока, и уровень срабатывани  порогового элемента выбираетс  пропорциональным разности индукций насьпцени  и максимальной остаточной. Минимальное врем  насыщени  трансформатора тока при активной нагрузке и максимальном относительном содержании апериодической слагающей, т.е. Минимально возможное врем  идеальной трансформации определ етс  из трансцедентного уравнени : Г / -t-e BS-BV --штЛ-1-ехр(-. -s-incot. I 1

где Eg - вмплитуда переменной сл гающей индукции при отсутствии насыщени ;

t - врем  от возникновени  замыкани  до первого момента насыщени  трансформатора тока посто нна  времени первичной

цепи; --углова  частота,

Дл  современных электротехнических сталей 65 1,7 Т, а BV 1 Т. Величина Т( на мощных электростанци х .достигает 0,3 с. Учитыва ,-что значение Б завис щее от кратности первичного VOKB,

может достичь 3,4 Т. из выражени  (1)

Вч-н« о получим величину 3 мс при преИ Vn,

цельно т желых услови х. Если не g 5 M тывать остаточную индукцию, то Так как в данном устройстве защиты ток небаланса не протекает по реагирующему органу, то наличие в этом органе тока в течение 3-5 мс будет вполне достаточно дл  надежного срабатывани  защиты при внутреннем повреждении.

Рассмотрим работу устройства при внещнем и. внутреннем повреждени х. При внутреннем повреждении имеютс  моменты времени, когда сердечники всех трансформаторов тока имеют индукцию, меньшую В g . При этом сигнал на выходе схемы 2 равен нулю, ключ 3 разомкнут и быстродействующий дифференциально-токовый реагирующий орган 4 срабатывает. При насьпцении одного из трансформаторо тока ключ 3 замыкаетс  и шунтирует реагирующий орган 4, однако к этому времени реле уже успевает сработать. При размагничивании сердечника трансформатора тока во врем  обратной пол рности тока вновь создаютс  услови  дл  срабатывани  реле.

При внешнем повреждении ток э ДИфференциональной цепи по вл етс  лишь после насыщени  сердечника одного из трансформаторов тока (обычно трансформатора тока поврежденного присоеданени  или шиносоединительного выключател ), однако ранее или одновременно с ним по вл етс  сигнал на выходе устройства контрол  насьпцени , элемент ИЛИ 2 обеспечивает замыкание ключа 3, которы шунтирует реагирующий орган 4. Следовательно , в реагирующем органе в этом режиме ток не протекает, поэтому не создаютс  услови  дл  ложного срабатывани защиты.

Наиболее предпочтительной областью применени  предлагаемого устройства

 вл етс  защита сборных шин, котора  характеризуетс  . высокими крат ност ми тока в трансформаторах тока при повреждении вне зоны действи . В предлагаемом устройстве трансформаторы тока при внешнем повреждении насьпцаютс  уже на первом периоде, а при к.з.в зоне действи , даже в самом т желом случае, магнитопроводы трансформаторов тока

в течение 3-5 мс не насыщены. В результате защита шин надежно блокируетс  прик.з.вне зоны и надежно срабатывает при внутреннем повреждении. На ее работу не оказывают блокирующего дейст Би  расхождени  по фазе твекторой ЭДС и токи нагрузки.

Устройство, изображенное на фиг, 5, имеет следующие параметры: промежуточные трансформаторы тока - сечение сердечника S 1,5 см , число витков обмоток 2О вит, W2 з 50ОО вит, резисторы нагрузки промежуточных трансформаторов RH 1.5 ком, 2 Вт; интегрирующа  цепь RH Ю ком, Сц 1 мкф, стабилитроны типа С-154; выпр мительные мосты на полупроводниковых диодах типа КЦ-407 А; симистор типа КУ-208; реагирующий орган реализован в виде элемента реагирующего органа ЭТФ-О5 включенным на входе резистором Rfc.j 0,1 ком, 2 Вт, В качестве этого органа и элемента ИЛИ можно примен ть релейные элементь на Интегральных микросхемах.

Предлагаемое устройство по быстродействию и чувствительности имеет преимущества перед известным; врем  срабатывани  его не превышает 5 - 1О мс, в то врем  как известное устройство

имеет врем  срабатывани  не менее 20 Мс. Поскольку по реагирующему органу предлагаемого устройства ток небаланса не протекает, то чувствительность предлагаемого устройства оказываетс  выще,

особенно а схемах зашиты электродвигателей со схемой соединени  обмоток в треугольник.

Claims (2)

1. Устройство дл  дифференциальной защиты электроустановки, содержащее трансформаторы тока, ко вторичным об- моткам которых присоединены первичные обмотки промежуточных трансформаторов тока с двум  вторичными обктотками, Дифференциально токовый орган, включенный в контур, образованный одной систе693502

мой вторичных обмоток промежуточного трансформатора тока и полупроводник овый кшсгч, выход которого подключен параллельно дифференциально-токовому органу , отличающеес  тем, что, с целью повьпиени  быстродействи  и чувствительности при значительных перегрузках трансформаторов тока, оно снабжено блоками косвенного ксжтрол  магнитного состо ни  основных трансформаторов тока входы которых присоединены к другим вторичным обмоткам промежуточных трансфо|}Маторов тока, выходы соедш1ены со входами элемента ИЛИ, соединенного с полупроводниковым ключом.

2. Устройство дан дифференциальной зайдаты электроустановок по п. 1, о т лнчаюшеес  тем, что блок косвенного контрол  магнитного состо гни  трансформатора тока состоит из

элемента И, один вход которого непосредственно св зан со вторичной обмоткой

8

промежуточного трансформатора, а второй через включенные последовательно дифференцирующее звено и элемент НЕ.

3, Устройство дл  дифференционапьной защиты электроустановок по п. 1, о тп а ю щ е е с   тем, что блок косвенного контрол  магнитного, состо ни  трансформатора тока состоит из порогового элемента, соединенного через интег рирующий орган со вторичной обмоткой промежуточного трансформатора .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Синильников В. Я. и Ол нитин О. А Дифференциально-фазна  защита шин1: 110-500 кв. с применением полупроводников , Ж. Электрические станции, 1969 № .9.

2,Авторское свидетельство СССР по за вке № 2422226/24-07,

кл. Н 02 Н 3/28, 1976 г.

и

л л

5