Устройство для дифференциальной защиты трансформатора

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистицесваРеслубликсударственнын квинтет СССР по делам нзооретвннй н открытнй.79. БюллетеньДата опубликования описания 25.10.7 ВСЕфЗг. " Я1,.",:."К 91е волюц,щ( ,но-и" Авторыобретени М. Добродеев и В. рицын орьковское отд государст исследовение Всесоюзного нного проектно-и ельского институи электричес рдена Октябрьс скательского и энергетических их сетей(54) УСТРОЙСТВО ЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОАНСФОРМАТОРА Изобретение относится к технике релейной защиты энергосистем, а имейно к релейной защите блочных трансформаторов.В общем случае дифференциальная защита трансформатора должна быть отстроена от протекающих в дифференциальной цепи В токов в режимах, внешних коротких замыканий, при включении защищаемого трансформатора на холостой ход или при восстановлении напряжения после отключения внешних коротких замыканий, а также в режиме перевозбуждения. Режим перевоз 10 буждения возникает вследствие превышения индукцией в магнитопроводе трансформатора номинального значения и сопровождается ростом тока намагничивания, который может привести к ложным срабатыва киям дифференциальной защиты. Рост индукции происходит при повышении напряжения или при снижении частоты. Первое может иметь место на сетевых трансформаторах, второе - на блочных.Известны устройства дифференциальной защиты, обеспечивающие несрабатывание в режиме перевозбуждения силового трансформатора вследствие повышения напряжения. Так, например, устройство 11 имеет торможение, когда величина напряжения, приложенного к одной из обмоток, превышает номинальное значение, В этом устройстве либо формируется тормозной сигнал, пропорциональный величине превышения напряжением номинального значения, либо фиксируется факт превышения напряжения и формируется постоянный тормозной сигнал. Такое устройство не обеспечивает несрабатывание в режиме перевозбуждения блочного трансформатора на сниженной частоте, например в режиме пуска или останова генератора блока.В целом ряде других устройств дифференциальных защит используется то обстоятельство, что при перевозбуждении ток содержит нечетные гармоники, в частности пятую, и не содержит четных гармоник. В этих устройствах для торможения используется пятая гармоника, отфильтрованная из дифференциального сигнала или из токов плеч защиты 2.В качестве прототипа можно принять устройство дифференциальной защиты 3. В котором для отстройки от токов небаланса при включениях трансформатора под напряжение используется вторая гармоника дифференциального тока, а при перевозбуждении - пятая гармоника. Вторая и пятая гармоники выделяются полосовыми фильтрами. Тормозной сигнал, пропорциональный второй и пятой гармоникам, сравнивается с рабочим сигналом, пропорциональным дифференциальному току, При определенном содержании в дифференциальном токе второй и пятой гармоник происходит загрубление зашиты, Этот же тормозной сигнал предназначен и для отстройки защиты при перевозбуждении на сниженной частоте.Недостаток этого устройства состоит в том, что в процессе снижения частоты может отсутствОвать тормозной .,сигнал. Так, например, при снижении частоты от номинальной, равной 50 Гц, до значений 25 и 16, 7 Гц частота настройки фильтра 100 Гц соответствует в первом случае четвертой, а во втором шестой гармоникам, отсутствующим в токе возбуждения. Частота настройки фильтра 250 Гц соответствует в первом случае десятой гармонике, также отсутствующей в дифференциальном сигнале, а во втором случае пятнадцатой гармонике, имеющей незначительную величину. Поскольку сигналы, соответствующие частотам настройки фильтров, формирующих тормозной сигнал, могут приниь ать ну левые значения, их нельзя использовать для отстройки защиты в режиме перевозбуждения при снижении частоты возбуждающего напряжения в цироком диапазоне. Вследствие конечного затухания фильтров на частотах, отличных от резонансной, тормозной сигнал, например, на частоте 25 Гц обуславливает загрубление устройства защиты-прототипа в 1,5 раза, в то время как величина индукции достигает двукратного значения (при номинальном напряжении питания), а ток намагничивания может превысить номинальный ток. Таким образом, загрубление устройства может оказаться недостаточным для обеспечения отстроенности. Кроме того, отсутствует возможность регулирования величины загрубления устройства.Целью изобретения является повышение селективности путем обеспечения отстроен- ности дифференциальной зашиты от токов небаланса в режиме перевозбуждения трансформатора при снижении частоты возбуждающего напряжения.Указанная цель достигается тем, что в устройство для дифференциальной зашиты тра нс форм атора, содержащем тра нсформаторы тока, вторичные обмотки которых соединены между собой дифференциально и подключены к входам последовательно соединенных элементов формирования рабочего сигнала и тормозного сигнала, пропор 51 о Элемент 6 формирования тормозного З 5сигнала предназначен для отстроики устройства от бросков тока намагничивания при включении защищаемого трансформатора 1 на холостой ход или при восстановлении напряжения после отключения внеш них коротких замыканий, выделяет из дифференциального тока вторую гармонику, фор- мирует сигнал, пропорциональный указанной гармонике, и подает его на тормозной вход элемента сравнения 9. Фильтр нижних частот 7 и элемент 8 формирования тормозного сигнала предназначены для отстройки устройства при протекании тока- намагничивания в режиме перевозбуждения, возникающем при снижении частоты (при пусках, остановках и наладочных исзо пытаниях блочных генераторов) . Фильтрнижних частот пропускает сигналы с частотой ниже номинальной, например ниже 900/, номинального значения, а элемент 8 формирования тормозного сигнала формирует сигнал, пропорциональный этим 55частотам, и подает его на дополнительныиютормозной вход элемента 9. Элемент сравнения производит алгебраическое суммирова 15 го г 5 зо ционального второй гармонике, выходами подключенных к элементу сравнения с выходным элементом, введены фильтр нижних частот, пропускающий сигналы с частотой ниже номинальной, и дополнительнЬй элемент формирования тормозного сигнала, причем вход фильтра нижних частот включен последовательно в цепь элементов формирования рабочего и основного тормозного сигналов и подключен к вторичным обмоткам трансформаторов тока, а выход через дополнительный элемент формирования тормозного сигнала подключен к дополнительному тормозному входу элемента сравнения. На чертеже приведена блок-схема, устройства, которое предназначено для защиты 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 циркуляцию токов. В дифференциальную цепв включены последователь; но элемент 5 формирования рабочего сигнала, элемент6 формирования тормозного сигнала и фильтр 7 нижних частот. Фильтр нижних частот подключен через элемент 8 формирования тормозного сигнала к тормозному входу элемента сравнения 9. К другому тормозному входу элемента сравнения подключен элемент 6 формирования тормозного сигнала, а к рабочему входу - элемент формирования рабочего сигнала, Выход элемента сравнения подключен к выходному элементу 10.1988 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе.1. Патент США Мо 3414772,кл. 317 в 1 1968,Патент США Мо 3579040,кл. 317 - 27, 317-14, 1971,2. Авторское свидетельство ПНРзо Мо 58171 кл. 21 с 68/50, 1971,3. Елуа 1 С.Н. 1.пдегз 1.К. А гЬгеерйазес 11 Легеп 1 а геау аког 1 гапз 1 оггпег рго 1 ес 6 оп. 1 ЕЕЕ Тгапз, Роюег Арраг апд Яуз 1Ма 6.94, 1975. 695ние рабочего и тормозных сигналов и обеспечивает дискретную величину на выходе при внутреннем повреждении защищаемого трансформатора 1. Выходной элемент 10 предназначен для отключения трансформа. тора 1 от источников питания.В режиме перевозбуждения, возникающем при снижении частоты возбуждающего напряжения, в первичной обмотке трансформатора тока 4 течет ток намагничивания, основная гармоника которого имеет частоту ниже номинальной. Этот ток, трансформируясь во вторичную обмотку трансформатора тока 4, попадает в дифференциальную цепь. Фильтр 7 нижних частот пропускает частоты ниже номинальной, а элемент 8 формирует тормозной сигнал, обеспечивающий отстройку устройства в этом режиме.В установившихся режимах внешних коротких замыканий в дифференциальной цепи отсутствуют сигналы с частотой ниже номинальной. В связи с этим отсутствует сигнал на выходе элемента 8 формирования тормозного сигнала, т. е. устройство дополнительно не загрубляется, Устройство не загрубляется также и в установившемся режиме внутреннего короткого замыкания.Прйменение описанного устройства дифференциальной защиты блочного трансформатора обеспечит отстроенность защиты в режиме перевозбуждения при снижении частоты возбуждающего напряжения. Это позволит повысить устойчивость функционирования, а следовательно, селективность и техническое совершенствование зашиты.Формула изобретенияУстройство для дифференциальной защиты трансформатора, содержащее трансбформаторы тока, вторичные обмотки которых соединены между собой дифференциально и подключены к входам последовательно соединенных элементов формирования рабочего сигнала и тормозного сигнала, пропорционального второй гармонике, выходы которых подключены к элементу сравнения с выходным элементом, отличающееся тем, что, с целью пОвышения селективности путем обеспечения отстроенности защиты от токов небаланса в режиме перевозбужде 1 о ния трансформатора при снижении частотыпитающего напряжения, в него введены фильтр нижних частот, пропускающий сигналы с частотой ниже номинальной и дополнительный элемент формирования тормозного сигнала, причем вход фильтра нижних частот последовательно в цепь элементов формирования рабочего и основного тормозного сигналов и подключен к вторичным обмоткам трансформаторов тока, а выход через дополнительный элемент формирова ния тормозного сигнала подключен к дополнительному тормозному входу элемента сравнения.