Устройство для защиты реактора от виткового замыкания

/И 1 Н 02 Н 704; Н 02 Н 3/38 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) Е.П, Королев и С,М. Куцовский (71) Горьковское отделение Всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Знергосетьпроект"(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 729717, кл, Н 02 Н 7/02, 1978.2, Авторское свидетельство СССР по заявке В 3394446/07,кл. Н 02 Н 7/22, 1982.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ РЕАКТОРА ОТ ВИТКОВОГО ЗАМЫКАНИЯ, содержащее датчик тока реактора, датчик напряжения, первый и второй полосовые фильтры, первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, логический элемент И, расширитель импульсов, дифференциатор, блок задержки и исполнительный орган, вход первого полосового фильтра подключен к датчику напряжения, выход первого формирователя прямоугольных импульсов -к первому входу логического элемента И, выход второго полосового фильтра - к входу второго формирователяпрямоугольных импульсов, выход расширителя импульсов подключен к входублока задержки, а выход последнего -к входу исполнительного органа, о тл и ч а ю щ е е с я тем,что,с цельюувеличения надежности функционирования путем улучшения отстройки от переходных процессов и сохранения высокой чувствительности, в него дополнительно введены ключ в виде триггера Шмитта и фазоповоротный блок, входкоторого подключен к выходу первогополосового фильтра, а выход - к входу первого формирователя прямоугольных импульсов, вход триггера Шмиттаподключен к выходу датчика тока,а выход - к входу второго полосовогофильтра, вход дифференциатора подключен к выходу второго формирователяпрямоугольных импульсов, а выход -к второму входу логического элемента И, а выход последнего - к входурасширителя импульсов.Изобретение относится к технике релейной защиты электрических машин, а именно к устройствам защиты шунтирующих реакторов.5Известно устройство для защиты от витковых замыканий в обмотке, содержащее датчики тока и напряжения, сумматор, орган сравнения и исполнительный орган. В данном устройстве сравниваются два напряжения, одно из которых берется от датчика напряжения на вводе обмотки, а второе формируетая как сумма активной составля 1 ющей напряжения, полученного путемножения тока в обмотке на активное сопротивление обмотки, и индуктивной составляющей, получаемой как произведение ЭДС дополнительной одновитковой обмотки, умноженной на полное число витков обмотки трнасформатора 13.Однако для данного устройства характерна недостаточная чувствительность из-за неучета изменения результирующего активного сопротивления при витковых замыканиях и подверженность влиянию высших гармоник.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для защиты реактора от витковых замыканий, содержащее датчики напряжения и тока реактора, Фильтры низкой частоты, формирователи прямоугольных импульсов, дифференциатор, два элемента И, сумматор, выход которого через реагирующий орган, расширитель импульсов и элемент задержки подключен к исполнительному органу Г 2 3.Недостатком известного устройства является возможность излишнего срабатывания в случае насыщения магнитопровода трансформатора тока при броске тока через реактор с длительной апериодической составляющей.В этом случае магнитопроводы трансформаторов тока (ТТ) в цепи реактора могут насыщаться и трансформированный ими вторичный ток окажется несинусоидальным. При насыщении магнитопроводов ТТ основная гармоника вторичного тока сдвигается 1 в сторону опережения по отношению к первичному току. Так как в известном устройстве выделяется первая гармоника тока, то указанный сдвиг может привести к неправильной работе устройства защиты реактора в переходных процессах. Целью изобретения является повышение надежности Функционирования путем улучшения отстройки от переходных процессов и сохранения высокой чувствительности. Эта цель достигается тем, что вустройство для защиты реактора отвиткового замыкания, содержащее датчик тока реактора, датчик напряжения,первый и второй полосовые фильтры, первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, логический элемент И, расширитель импульсов, дифФеренциатор, блок задержки и исполнительный орган, вход первого полосового фильтра подключен к датчику напряжения, выход первого формирователяпрямоугольных импульсов - к первому входу логического элемента И, выход второго полосового фильтра - к входу второго формирователя прямоугольных импульсов, выход расширителя импульсов подключен к входу блока задержки, а выход последнего - к входу исполнительного органа, дополнительно введены ключ в виде триггера Шмитта и фазоповоротный блок, вход которого подключен к выходу первого полосового Фильтра, а выход - к входу первого Формирователя прямоугольных импульсов, вход триггера Шмитта подключен к выходу датчика тока, а выход - к входу второго полосового Фильтра, вход дифференциатора подключен к выходу второго формирователя прямоугольных импульсов, а выход - к второму входу логического элемента И, а выход последнего - к входу расширителя импульсов.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит датчик 1 тока (трансформатор тока) в цепи защищаемого реактора 2, датчик 3 напряжения трансформатор напряжения), первый полосовой фильтр 4, выделяющий основную гармонику напряжения из входного сигнала, Фазоповоротный блок 5, осуществляющий сдвиг входного напряжения на заданный угол в сторону отставания и с инверсией, второй Формирователь 6 прямоугольных импульсов, триггер Шмитта 7, второй полосовой Фильтр 8, выделяющий основную гармонику из входного сигнала, первый формирователь 9 прямоугольных импульсов, дифференциатор 10, логический элемент И 11, Формирующийоднополярные сигналы на выходе при совпадении по времени и по знаку входных сигналов, расширитель 12 импуль" сов, блок 13 задержки и исполнительный орган 14.Триггер Шмитта 7 предназначен для Формирования напряжения прямоугольной формы обеих полярностей из тока. Знак этого напряжения изменяется при смене знака вблизи моментов перехода через нуль входного сигнала от датчика 1 тока. Наличие минимального гистерезиса в триггер Шмитта 7 позволяет исключить влияние искажений входного сигнала, обусловленных насьпцением магнитопровода трансформатора тока. Устройство работает следующим образом.В нормальном режиме работы сети и реактора ток и напряжение реактора синусоидальны, а угол между током и напряжением равен номинальному, На выходе триггера Шмитта 7 напряжение имеет вид прямоугольных импульсов обеих полярностей длительностью полпериода промышленной частоты. Фильтр 8 выделяет основную гармонику из напряжения с выхода триггера Шмитта 7 без сдвига Фазы.Из напряжения от Фильтра 8 в блоке30 9 формируются прямоугольные импульсы обеих полярностей длительностью полцериода промышленной частоты, В этом режиме без переходных процессов напряжения прямоугольной формы от блоков 7 и 9 полностью совпадают. Из напряжения от блока 9 в дифференциаторе 10 Формируются узкие импульсы обеих знаков в моменты изменения знака в напряжении от формирователя 9 прямоугольных импульсов, На выходе фильтра 4 Формируется синусоидальное напряжение промышленной частоты, совпадающее по фазе с основной гармоникой напряжения на выходе датчика 3 напряжения.В фазоповоротном блоке 5 напряжение от фильтра 4 сдвигается в сторону отстаивания на заданный угол, определяемый углом сдвига между током и напряжением в нормальном режиме с учетом возможного отклонения его в сторону уменьшения, причем напряжение на выходе блока 5 инвертировано.по отношению к входному.В блоке 6 формируются прямоуголь ные импульсы обеих полярностей длительностью полпериода. Так как сигналы, приходящие от блоков 6 и 10 на входы логической схемы И, не сов-падают по знаку, то на его выходе,а также и на всех последующих блокахбудут логические нули, и исполнительный орган 14 не срабатывает.Если произошло сильное насьпцениемагнитопровода трансформатора тока,то форма тока на его выходе имеетвид усеченной синусоиды, смещеннойотносительно оси времени, причем винтервалах насьпцения в худшем случаеток может быть равен нулю,Однако, так как на выходе датчика 1 тока включен чувствительный триггер Шмитта 7, то в интервалах насьш 1 ения на его выходе сохраняется сигнал, полярность которого определяется полярностью предшествующего входного сигнала. В результате на выходе триггера Шмитта 7 формируются сигналы обеих полярностей, но с разной длительностью в переходном процессе. В фильтре 8 выделяется основная гармоника из напряжения на выходе блока 7, которая совпадает по фазе с периодической составляющей первичного тока реактора.Так как угол между выделенными основными гармониками в фильтрах 4 и 8 равен углу между основными гармониками тока в реакторе и напряжением в сети, то дальнейшее прохождение сигналов аналогично описанному для установившегося нормального режима,Из-за инерционности фильтров 4 и 8 в первом полупериоде возможно совпадение по знаку сигналов на обоих входах логической схемы И. Этот сигнал расширяется в блоке 12 на время, несколько большее половины периода промышленной частоты (около 15 мс) с тем, чтобы в режиме срабатывания защиты, когда на входе, расширителя импульсов сигналы повторяются через полпериода, на его выходе получить непрерывный единичный сигнал. Рас 1 пиренный на 15 мс сигнал с выхода блока 12 поступает на вход блока 13 задержки, время срабатывания которого принимается больше времени распярения в блоке 12 с тем, чтобы одиночный импульс, поступивший в укаэанном первом полупериоде в блок 12 и расширенный в нем, не прошел на исполнительный орган 14. Время задержки в блоке 13 для этого принимается равным около 25 мс.Заказ 6786/41 Тираж 613 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5.Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 3 11При возникновении в обмотке реактора 2 виткового замыкания происходит увеличение потоков рассеяния вследствие размагничивающего действия закороченных витков, что приводит к увеличению активных потерь, а следовательно, к увеличению активной составляющей тока реактора. В результате угол между основными гармониками тока и напряжения уменьшается. Если это уменьшение угла превышает уставку, то импульсы, сформированные в дифференциаторе 10 в моменты перехода через, нуль основной гармоники тока реактора, в каждом полупериоде сбвпадают по знаку с напряжением от формирователя 6 прямоугольных импульсов. В моменты совпадений этих сиг-налов на выходе логической схемы 11появляются короткие прямоугольныеимпульсы, соответствующие логической 5 единицеТак как интервалы междуэтими импульсами меньше времени расширения в блоке 12, то на его выходе появляется непрерывный сигнал логической единицы. На выходе блока 13задержки сигнал логической единицыпоявляется через время задержки (около 25 мс) и приводит к срабатываниюисполнительного органа 14, чемдостигается осуществление чувст вительной и помехоустойчивой защиты реактора от виткового замыкания.