SU919008A1 - Устройство дл дифференциальной защиты трансформатора - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

I

Изобретение относитс  к устройствам дифференциальной релейной защиты трансформаторов.

Известно устройство дл  дифференциальной защиты трансформатора, которое , с целью повышени  надежности отстройки от бросков намагничивающего тока трансформатора и обеспечени  фиксации режима внутреннего короткого замыкани  в широком диапазоне погрешностей трансформаторов тока , содержит промежуточный Трансформатор тока, вторична  обмотка которого подключена к резистору и выпр мительному мосту, соединенному с первичной обмоткой трансреактора, ко вторичной обмотке которого подсоединены два пороговых элемента, два логических элемента И, орган сравнени  импульсов по длительности и выходное реле, причем с упом нутыми логическими элементами и органом запоминани  соединены выходы формировател  пр моугольных импульсов, соответствующих нечетным и четным полуволнам дифференциального тока i1.

Недостатками известного устройства  вл ютс  относительна  сложность, Ov:o6eHHo из-за наличи  формировател  пр моугольных импульсов, и недостаточна  схемна  надежность, так как когда входной уровень пороговых элементов близок по величине к максимумам напр жени  на выходе транс10 реактора, ширина выходных импульсов пороговых элементов почти одинакова, что может вызвать ложное отключение, например, в режиме апериодического броска тока намагничивани  при насы15 щении основных трансформаторов тока защиты; аналогичное ложное отключение может быть, когда входной уровень пороговых элементов, рассматриваемый также относительно, близок

20 к нулю, если из-за случайной помехи формирователь пр моугольных импульсов начинает счет не с первого, а или раньше первого, или со второго полупериода дифференциального тока, вследствие чего четные полупериоды станов тс  нечетными и наоборот, то возможны как ложное отключение, так и отказ дифзащиты.

Наиболее близкой к предлагаемому  вл етс  полупроводникова  дифференциальна  защита трансформатора с врем -импульсным способом отстройки от переходных токов небаланса и торможением, котора  содержит трансреактор , выпр мительный мост, релей . ный формирователь пр моугольных импульсов , инвертор, элемент времениj орган запоминани , второй инвертор и исполнительный орган 2.

Недостаток известной системы состоит в том, что она не всегда может быть отстроена от апериодического бррска тока намагничивани , трансформирсванного глубоко насыщенным трансформатором тока.

Цель изобретени  - повышение надежности и селективности путем улучшени  отстрЬйки от броска тока намагничивани  при глубоком насыщении трансформатора тока.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дл  дифференциальной защиты трансформатора, содержащее последовательно соединенные промежуточный трансреактор, выпр мительный мост релейный формирователь пр моугольных импульсов, инвертор, элемент времени орган запоминани , второй инвертор, исполнительный орган, дополнительно введена подключенна  на выходе выпр мительного моста цепочка последовательно соединенных резисторов, один из которых зашунтирован конденсатором , а параллельно второму включен вход релейного формировател  пр моугольных импульсов, причем цепочка резисторов подсоединена к мосту через дроссель (или реле отсечки), параллельно которому через регулируемый резистор включен шунтирующий диод.

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг. 2 графики дифференциального тока и его производной в режимах короткого замыкаКи  в зоне защиты, где пунктиром показаны дифференциальный ток и его производна , когда в токе имеетс  апериодическа  составл юща  и трансформаторы тока защиты не насыщены, а сплошной линией - при глубоком насыщении трансформаторов тока, причём график производной заштрихован вертикально-, на фиг. 3 то же, в режимах апериодического броска тока намагничивани , где пунктиром показан апериодический бросок тока намагничивани  , а сплошной линией - то же, при глубоком насыщении трансформаторов тока защиты, причем график производной заштрихован вертикально. При построении графиков производных вычисл ютс  их средние значени  на отдельных участках, а затем с учетом среднего приближенно намечаютс  мгновенные значени .

Устройство содержит промежуточный трансреактор 1, первична  обмотка которого включена в цепь дифференциального тока, а ко вторичной обмотке подсоединен вход выпр мительного моста 2. На.выходе моста 2 включена цепочка 3 последовательно соединенных резисторов 4 и 5, из которых резистор 5 зашунтирован конденсатором 6, а Параллельно резистору k включен вход релейного формировател  7  р моугольных импульсов, последовательно соединенные инвертор 8, элемент 9 времени, орган 10 запоминани , второй инвертор 11 и исполнительный блок 12. Последний может иметь тормозные входы: 13 - дл  токов в плечах дифференциальной защиты и 1 - дл  второй гармоники в дифференциальном токе. Реле 15 дифференциальной отсечки включено на выходе выпр мительного моста 2. Дл  расширени  возможностей регулировки параллельно дросселю (или реле 15, подключенному к мосту 2) подсоеди .нена цепочка из регулируемого резистора 1б и шунтирующего диода 17Устройство работает следующим образом .

Рассмотрим вли ние реле 15 (или дроссел ), включенного последовательно с цепочкой 3- Дл  упрощени  предположим , что равна нулю индуктивность потоков рассе ни  обмоток трансреактора 1 это близко к реальному положению .

Вариант А. Сопротивление регулируемого резистора 16 равно бесконечности (цепь шунтирующего вентил  17 разорвана). При этом варианте индуктивность реле 15 (или дроссел ) продлевает угасающий импульс тока -через резистор 4, подзар жает конденсатор 6 и, когда новый входной сигнал напр жени  превышает напр жение на кон5 денсаторе 6, уменьшает вновь по вив шийс  ток через резистор или умен шает новое наростание этого тока, е ли он не прерываетс . Вариант Б, Сопротивление регулируемого резистора 16 равно нулю ЭД €д , поддерживающа  уменьшающийс  ток в дросселе, открывает вентиль 1 при следующем соотношении: SA Upr- Ufe ГА U . соответственно ток и где IA и г. активное сопротивлен в дросселе (или реле 15); сопротивление резистора; напр жение входного сигнала; напр жение на конден саторе 6. Выпр мительный мост 2 перестает пропускать ток, когда Когда напр жение U у. ВНОВЬ по вивше с  сигнала начинает превышать напр  жеиие и на конденсаторе, то снова в резисторе 14 по вл етс  ток ,,. м, , повтор ющий форму разности напр жений ( - Ug) и уменьшающий ток iy, через вентиль 17, пока не станет ра ным току в дросселе, т.е. до соотношени  4 А . Затем при сохранении этого равенств ток в дросселе д начинает возрастать , а ЭДС самоиндукции вд измен ет направление и противодействует ему. 1 Таким образом, в услови х вариан та Б при снижении напр жени  входно сигнала ток в резисторе k уменьшает с  без зат гивани , вызванного инду тивностью дроссел  (или реле 15), а ток через дроссель перераспредел  етс  с закрывающегос  выпр мительного моста 2 на диод 17Когда напр жение нового входного сигнала превышает напр жение на конденсаторе 6, новый ток в резисторе k повтор ет форму разности упом нутых напр жений пока не станет равным то ку в дросселе, который перераспредел етс  с закрывающегос  диода 17 на выпр мительный мост 2. 08 Можно ожидать, что наиболее выгодным  вл етс  вариант, промежуточный между А и Б. Рассмотрим аварийные и эксплуатационные энергетические режимы защищаемого силового трансформатора. : Режим I. Короткое замыка:ние в зоне дифференциальной защиты При синусоидальном токе без аперио ической составл ющей. Режим II. Аналогичен режи1му 1, но еще имеетс  апериодическа  составл юща , котора  практически не трансформируетс  трансреактором. При режимах I и II цепочка 3 создает дл  каждой входной синусоидальной полуволны саморегулирующийс  трапецеидальный пороговый уровень и обеспечивает на входе релейного формировател  7 близкие к минимальным паузам , длительность которых не зависит от амплитуды сигнала. Режим 111, Короткое замыкание в зоне дифференциальной защиты при токе с первой и третьей гармоникой , но без апериодической составл ющей . При этом на вход цепочки 3 поступает периодический сигнал ПС СП 0,5 0/5 . где ПС и СП - импульсы средние по форме между пр моугольной и синусоидальной , причем П ставитс  с той стороны, где импульс ближе к пр моугольному , в знаменателе указана длительность импульсов в дол х периода (т). А таких услови х цепочка 3 на вход релейного формировател  7 передает сигнал с минимальными паузами, длительность которых не зависит от амплитуды исходного сигнала. Режим IV. Апериодический бросок тока намагничивани , который близок к неполной синусоиде с основанием 180-2 0°, сдвинутый вверх. При этом на входе цепочки 3 по вл етс  затухающий сигнал, который можно обозначить ПС + ПС О 0,5 - 0,66 0,5 - 0,3 где О - пауза. Цепочка 3 работает в режиме, состо щем из аналогичного режиму III паузы. Режим V. Периодический бросок тока намагничивани . В таких услови х на входе цепочки 3 по вл етс  затухающий сигнал, равный ПС + с + СП Здесь цепочка 3 работает аналогично режиму IV. Режим VI . Аналогично режиму IV, но при глубоком насыщении трансформаторов тока защиты (фиг. З). На вход цепочки 3 поступает сигнал, который моишо обозначить ПС + С С 0,63 0,37 Выбором емкости конденсатора 6 можно сделать так, что малый импульс С оказываетс  меньше разр дного напр жени  на этом конденсаторе и по;этому на резисторе j возникает пауза {.. j) .аналогично режимам V и IV. Режим VM . Аналогичен режиму II, но при глубоком насыщении трансформаторов тока защиты (фиг.2) На вход цепочки 3 поступает сигнал, который можно обозначить ТрпС ТрС 0,75 - 0,67 0,25 - 0,33 где Тр( С - импульс, средний по форме между трапецией и синусоидой. Сравнива  графики,производных диф ференциального тока, представленные на фиг. 2 и фиг. 3 видим, чти если конденсатор 6 подобрать так, чтобы он в режиме 6 своим порогом не пропустил малый импульс С к формирователю 7. то в режиме это не может привести к созданию увеличенной паузы . На тот случай, если в режиме VII все же возникает увеличенна  пауза и вызывает ложную блокировку дифференциальной защиты, предусмотрено ре ле 15 дифференциальной отсечки. Воз можно включение реле 15 дифференциальной отсечки в цепь первичной обмотки трансформатора. В этом случае анализ идеализированных составл ющих режимов работы упрощены и может быть выполнен более подробно. Режим о . Если на выходе еыпр мительного моста 2 периодически по вл ютс  пр моугольные импульсы (П с паузами (0), равными длительности импульсов, то на резисторе k, т.е. на входе релейного формировател  7 получаем приблизительно трапецеидаль ные импульсы (Трр,) такой же длительности , примем мгновенное значение импульса уменьшаетс  от начала к кон цу за счет зар да конденсатора 6, ко 9 8 торый выбран, например, так, что за паузу (или часть ее) практически успевает разр дитьс  на резистор 5, В этом режиме сигнал на входе цепочки 3 можно обозначить П , , О 0,5 где в числителе даны обозначени  импульса или паузы, а в знаменателе их длительность в дол х периода (Т). Р е ж и м 5 . На выходе выпр мительного моста 2 по вл етс  периодический однополупериодный сигнал JL, 0,5 0,5 где С - синусоидальна  полуволна (или близка  к ней). При этом на резисторе вследствие зар да,конденсатора 6 возникает импульс, отличающийс  от синусоидальной полуволны косым возрастающим срезом у основани , и поэтому выходной импульс меньше по длительности. Таким образом, благодар  цепочке по вл етс  клиновидный пороговый саморегулирующийс  уровень, расшир ющийс  приблизительно к середине периода. Р е ж и м В На выходе выпр мительного моста 2 по вл етс  периодический двухполупериодный сигнал С С 0,5 0,,5 При этом цепочка 3 создает дл  каждой входной синусоидальной полуволны саморегулирующийс  трапецеидальный пороговый уровень, расшир ющийс  к своему концу. Р е ж и; м Ь . На выходе моста 2 по вл етс , например, периодический сигнал С . йС . где й,С - синусоидальный импульс, относительно малый по длительности и амплитуде. Если амплитуда малого синусоидального импульса оказываетс  маньше, чем напр жение на конденсаторе 6 при разр де на резистор 5, то этот импульс не дает выходного на резисторе 4, и пауза на выходе цепочки 3 оказываетс  длительнее, чем на входе. Таким образом, в предлагаемом устройстве проста  цепочка 3 и схема ее подключени  позвол ют получить саморегулирующийс  порог, который можно не пропустить относительно малый импульс в режиме VI, причем мало веро тно , чтобы этот порог создал ложные паузы в режиме VII. Добавление к реле отсечки (или к специальному дросселю ) шунтирующего диода с регулируемым резистором позвол ет видоизмен ть упом нутый саморегулирующийс  порог.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР

(f 675520, кл. Н 02 Н 7/Oi, 25.07.79.

2.Федосеев A.M. Релейна  защита электрических систем. М., Энерги , 1976, рис. 9-26, S-21.

fff

Фиг.З