Способ защиты обмотки трансформатора от внутренних повреждений и устройство для его осуществления

О П И 4"АН-и Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Реслублнк(22) Заявлено 110477 (21) 2475372/24-07с присоединением заявки Нов(51)М. Кл.2Н 02 Н 3/24 Н 02 Н 7/04 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(7 ) Заявитель Коми Филиал АН СССР(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОБМОТКИ ТРАНСФОРМАТОРА ОТ ВНУТРЕННИХ ПОВРЕЖДЕНИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике,в частности,к способам защиты обмоток трансформатора от внутренних повреждений.Известны способы защиты обмоток трансформатора от внутренних повреждений 1.Существенным признаком таких способов является необходимость отстройки от бросков тока намагничивания при включении трансформаторов под напряжение. Это приводит к эагрублению гока срабатывания защиты или увеличению времени ее срабатывания.Известен также способ дифференци альной защиты линий, основанный на сравнении напряжений 2) . Принцип работы такой защиты заключается в том, что падение напряжения в линий в нормальном режиме должно быть рав- Ю но произведению циркулирующего тока на полное сопротивление фазы линии.При коротком замыкании в зоне защиты такое равенство соблюдается. Это является критерием действия защиты.Возможно использование данного способа и для защиты обмоток трансформатора. При этом отсутствует влияние броска тока намагничивания, так как такое равенство выполняется в любой 30 момент времени. Однако при защите обмоток трансформатора осуществить такой способ затруднительно. Индуктивная составляющая напряжения на обмотке зависит от индуктивности обмотки и взаимной индуктивности ее с другими обмотками трансформатораЭти параметры из-за нелинейности характеристики намагничивания сердечника трансформатора изменяются нелинейно с изменением токов в обмотках при включении трансформатора или изменении режима. Такие изменения можно учесть путем моделирования этих параметров. Однако моделирование весьма сложнО и обладает невысокой точностью иэ-эа использования значительного количества величин и необходимости аппроксимации характеристики намагничивания сердечника, особенно при переходных процессах.Целью изобретения является повышение чувствительности защиты путем уп" рощения учета нелинейности характеристики намагничивания сердечника трансформатора.Это достигается тем, что. ч известном способе защиты обмоток трансформ матора от внутренних повреждениЯ, основанном на измерении мгновенных вначений тока и напряжения обмотки, сравнении мгновенных значений измеренного напряжения на зажимах защищаемой обмотки с расчетным напряжением этой обмотки и формировании сипнала на срабатывание защиты в случае отклонения измеренного напряжения от расчетного, измеряют мгновенное значение витковой ЭДС и получают расчетное значение как сумму активной и индуктивной составляющих, причем активную составляющую получают умножением измеренного тока в обмотке на активное сопротивление этой обмотки, а индуктинную составляющую - умножением витковой ЭДС на число витков обмотки.Устройство для осуществления способа, содержащее элемент измерения тока, подключенный через элемент умножения на постоянный коэффициент к первому входу суммирующего элемента, и орган сравнения, первый вход которого соединен с элементом измерения напряжения, второй вход - с выходом суммирующего элемента, а выход подключен к исполнительному органу, снабжено дополнительным нысокоомным эле ментом умножения на постоянный коэффициент и элементом измерения витконой ЭДС, выполненным в виде дополнительной обмотки трансформатора из одного или нескольких витков и подключенным через дополнительный высокоомный элемент умножения на постоянный коэффициент ко второму входу суммирующего элемента.Данный способ защиты осуществляют следующим образом.Активное сопротивление и число витков защищаемой обмотки (1) считают известным и постоянным. Измеряют мгновенное значение тока через защищаемую обмотку, н определяют активную составляющую падения напряжения. Измеряют мгновенное значение витковой ЭДС, т. е, ЭДС, наводимой на одном витке обмотки и учитывающей как режим работы трансформатора, так и нелинейность характеристики сердечнкка. Индуктивную составляющую напряжения получают как произведение витковой ЭДС на число витков защищаемой обмотки. Определяют расчетное мгновенное значение напряжения на обмотке. Измеряют мгновенное значение напряжения на зажимах защищаемой обмотки. Затем сравнивают расчетное и измеренное значения напряжений.Появление рассогласования между расчетньм и измеренным напряжениями :видетельстнует о внутреннем повреждении защищаемой обмотки. Равенство суммы активной и индуктивной составляющих напряжения на обмотке и напряЭжения на ее зажимах выполняется в любой момент времени при всех возможных режимах работы трансформатора, включая режимы гнутренних повреждений обмотки. Однако в последних режи мах раненство выполняется для измейийшихся параметров обмотки, т. е. активного сопротивления и числа витков,которые отличаются от значений этихпараметров неповрежпенной обмотки,5 Использование дпя расчетного напряжения этих значений неповрежденной обмотки приводит к возникновению рассогласования в случае внутреннего повреждения, что и янляется критериемсрабатывания зашиты.Известны обмотки силовых трансформаторов, представляющие некоторое количество витков, охватывающих сердечник трансформатора. Но они предназначены для передачи энергии. По ним 15 протекают большие токи, зависящие отрежима работы трансформатора. Изменение токов ведет к изменению падения напряжения на обмотке. Падениенапряжения приводит к отличию напря жейия на зажимах обмотки от индуцируемой н силовой обмотке ЭДС и, следовательно, вызывает снижение точности измерения витков ЭДС. Изменениепадения напряжения делает затрудни тельной корректировку витковой ЭДС,По этим причинам они не могут бытьиспользованы для получения нитковойЭДС с необходимой точностью.Целью предлагаемого устройства о является упрощение учета нелинейности характеристики намагничивания сердечника трансформатора и повышениеточности измерений при любых режимахработы трансформатора при помощи изЗ 5 мерения витковой ЭДС.Это достигается тем, что н устройстве, представляющем собой трансформатор с силовыми обмотками, применена дополнительная обмотка из одногоили нескольких витков, подключенная 4 О на нысокоомную активную нагрузку.Устройство для выполнения защитыприведено на чертеже.Устройство содержит трансформаторс силовой обмоткой 1, трансформатор 45 2 тока, трансформатор 3 напряжения,элемент 4 умножения на постоянныйкоэффициент, суммирующий элемент 5,орган б сравнения, исполнительныйорган 7, дополнительную обмотку 8 5 О трансформатора из одного или нескольких витков 8, высокоомный элемент 9умножения на постоянный коэффициент.Ток защищаемого элемента - обмотки 1 трансформатора с измерительногоэлемента тока 2 через элемент 4 умножения на постоянный коэффициент,равный сопротивлению обмотки, поступает на первый нход суммирующего элемента 5. На его второй вход подаетсянапряжение с измерительного элемента еО 8 напряжения, измеряющего витконуюЭДС, через элемент 9, а его ныходподключен к первому входу органа бсраннения. На второй вход органовсравнения подается напряжение со .е 5 второго элемента измерения напияже729717 Формула изобретения Эаказ 1298/48Подписное 78 ния 3 на защищаемой обмотке 1. Выходной сигнал схемы сравнения воздействует на Исполнительный орган 7.При отсутствии короткого замыканиярасчетное и измеренное напряжения наобмотке равны и на выходе схемы сравнения отсутствует напряжение. При ко 5ротком замыкании равенство нарушаетсяи схема сравнения подает сигнал на исполнительный орган.Наличие дополнительной обмотки 8трансформатора 10, погруженной на высокоомное устройство 9 умножения напостоянный коэффициент, равный числувитков защищаемой обмотки, которое подключено на один из входов суммирующего элемента 5, позволяет учесть нелинейность характеристики намагничивания сердечника трансформатора.Большое сопротивление нагрузкиобмотки необходимо для того, чтобыпадение напряжения в ней не снижалоточности измерения. Активный характернагрузки необходим для сохранения фазы витковой ЭДС,Описываемый способ и устройство дляего осуществления Позволяют осуществить учет нелинейности характеристикинамагничивания сердечника трансформатора при выполнении дифференциальнойзащиты по напряжению обмоток трансформатора и выполнить указанную защитупри любых режимах работы трансформатора,1. Способ защиты обмотки трансфор- З матора от внутреннх повреждений, основанный на измерении мгновенных значений тока и напряжения обмотки, сравнении мгновенных значений измеренного напряжения на зажимах защищаемой об- Щ мотки с расчетным напряжением на этой обмотке и формировании сигнала на срабатывание защиты в случае отклонения измеренного напряжения от расчетного, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности защиты путем упрощения учета нелинейности характеристики намагничивания сердечника трансформатора, измеряют мгновенное значение витковой ЭДС, и получают расчетное напряжение как сумму активной и индуктивной составляющих, причем активную составляющую получают умножением измеренного мгновенного значения тока в обмотке на активное сопротивление этой обмотки, а индуктивную составляющую - умножением витковой ЭДС на число витков обмотки.2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее элемент измерения тока, подключенный Через элемент умножения на постоянный коэффициент к первому входу суммирующего элемента, и орган сравнения, первый вход которого соединен с элементом измерения напряжения, второй вход - с выходом суммирующего элемента, а выход подключен к исполнительному органу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительным высокоомным элементом умножения на постоянный коэффициент, элементом измерения витковой ЭДС, выполненным в виде дополнительной обмотки трансформатора из одного или нескольких витков и подключенным через дополнительный высокоомный элемент умножения на постоянный коэффициент ко второму входу суммирующего элемента. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Федосеев А. М., Релейная защитаэлектрических систем, М., Энергия",1976, гл. 9, риб. 9-26.2. Климанн А-М. Р. Совершенная релейная защита, Новый метод выполнения релейной защиты линий, М.,Энергия," 1970, с. 175-186,иал ППП Патент, Ужгород, ул. Проектная,