Устройство для дифференциальной защиты трансформатора

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИЯ ЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 19) (1 И 7092(5) 4 Н 02 Н 3 7/04 все:,Ц Р1 Е ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ный унии Всесою ий проект- огический Ли о СССР 1980.СССР1970.НЦИАЛЬк электащиты реж ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА(57) Изобретение относитсяротехнике - релейной защитежет быть использовано для зтрансформатора от внутренних деннй. Устройство содержит согласующее и корректирующее звено 1, выпрямитель 2, первый компаратор 3,блок формирования суммы абсолютныхзначений токов 4, сглаживающую схему 5, второй компаратор 6, ограничитель длительности импульсов (ОДИ) 7,логический элемент ЗАПРЕТ 8, элемент9 выдержки времени на возврат и выходной орган 10. При возникновениик.з. в защищаемой зоне непосредственно после внешнего к.э. указанный канал устройства не срабатывает, Включение ОДИ 7 между выходом компаратора 6 и запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ 8 позволяет снять запрещающий сигнал примерно через 18 мс иблагодаря этому обеспечить срабатывание при переходе внешнего к.з. в защищаемую зону. 3 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защитеэлектрических систем, и может применяться для защиты трансформаторовбольшой мощности.Целью изобретения является обеспечение срабатывания при возникновениик.з. в защищаемой зоне непосредственно после внешнего к.з. устройства для дифференциальной защитытрансформатора,На фиг. 1 показана блок-схемаустройства защиты; на фиг, 2 и 3 -кривые токов при к.з. в защищаемойзоне и к.з. вне защищаемой эоны.Устройство содержит согласующееи корректирующее звено 1, на выходекоторого включен выпрямитель 2, навыходе последнего включен первый 20компаратор 3, выход которого подключен к сигнальному входу логическогоэлемента ЗАПРЕТ, блок 4 формированиясуммы абсолютных значений токов, навыходе которого включена сглаживающая схема 5, к выходу последнейподключены последовательно соединенные второй компаратор 6 и ограничитель 7 длительности импульсов, выход последнего подключен к запрещающему входу логического элементаЗАПРЕТ 8; последовательно соединенные логический элемент ЗАПРЕТ 8, элемент 9 выдержки времени на возврати выходной орган 10.Согласующее и корректирующее звено 1 осуществляет коррекцию формыкривой дифференциального тока путемреального дифференцирования, Оно может быть выполнено как йа трансреакторе с подключенным к вторичной обмотке резистором, так и с использованием активных элементов, напримероперационных усилителей.Сглаживающая схема 5 обеспечивает быстрое нарастание выходной величины (с запаздыванием не более 1, нопо отношению к входной величине) иотносительно медленное ее затухание(с постоянной времени не менее 20 мс),Устройство работает следующим образом,В нормальном режиме (устройствонаходится в статическом состоянии)на выходе согласующего и корректирующего звена 1 протекает весьма малыйдифференциальный ток, поэтому сигналы на выходах согласующего и корректирующего звена 1 и выпрямителя 2 также малы, первый компаратор 3 несработан. На входы блока 4 формирования суммы абсолютных значений токовподаются токи плеч дифференциальнойзащиты. На выходе блока 4 и сглаживающей схемы 5 сигнал может достигать значительной величины, однаковторой компаратор 6 при этом не сработан, поскольку его порог срабатывания выбирается больше напряжения,которое может быть на выходе сглаживающей схемы 5 в максимальном рабочемрежиме защитного трансформатора, Сигналы на выходах ограничителя 7 длительности импульсов, логического элемента ЗАПРЕТ 8, элемента 9 выдержкивремени на возврат и выходного органа 10 такие равны О,При включении мощного трансформатора на холостой ход возникает бросок тока намагничивания, который может достигать трансформатора, В этомрежиме устройство не срабатывает благодаря тому, что порог срабатывания первого компаратора 3 выбирается по условию отстройки от броска тока намагничивания, При синусоидальном дифференциальном токе ток срабатыванияустройства может приниматься 5 Е трансформатора. При токе к.з, с, апериодической составляющей в зоне действия защиты вторичный ток высоковольтного трансформатора тока имеет искаженную форму кривой (фиг. 2 а). Этот ток подается на вход согласующего и коррек" тирующего звена 1 и блока 4 формирования суммы абсолютных значений токов. Нарастание напряжения на выходе корректирующего звена 1 и соответственно выпрямителя 2 в начале каждого периода промышленной частоты опережает нарастание тока. Нарастание напряжения на выходе сглаживающей схемы 5 отстает во времени от нарастания токаПостоянная времени согласующего и корректирующего зъена 1 принимается порядка (1,2-1,5) мс. При этомпоявление напряжения 11 на выходепервого компаратора опережает появление напряжения 11 на выходе второгокомпаратора примерно на 3 мс. Благодаря этому на выходе логического элемента ЗАПРЕТ 8 появляется импульс напряжения 119 длительностью 3 мс. Напряжение 11 на выходе ограничителя длительности возникает одновременно с появлением напряжения 11, а ис 1387092чезает через заданное время, котороепринимается равным 18 мс.В начале второго периода промышленной частоты на выходе первого компаратора появляются два импульса, ко 5торце проходят на выход элемента ЗАПРЕТ 8, поскольку напряжение на выходе ограничителя 7 длительности исчезает раньше. Элемент 9 выдержкивремени на возврат расширяет импульсы на 22 мс, поэтому на его выходевозникает постоянное напряжение 11 з,Выходной орган 10 также срабатывает,Время срабатывания устройства в данном режиме составляет (2-5) мс,При внешнем к.з. токи высоковольт.ных трансформаторов тока могут искажаться в различной степени из-завлияния различных остаточных индукций и различных нагрузок (фиг, 2 б),При этом дифференциальный токимеет наибольшее значение в первом периоде, Во втором периоде ток 1. зна-учительно меньше, Передний фронт импульса тока д 4 весьма крутой, поэтому нарастание напряжения 11 на выходе выпрямителя 2 практически не опережает нарастание тока . На выходепервого компаратора появляются дваимпульса напряжения 11 З только в первом периоде. Во втором периоде импульсы на выходе первого компараторане возникают, поскольку порог егосрабатывания оказывается выше напряжения 11. Напряжение 11 на выходе 35сглаживающей схемы нарастает с небольшим запаздыванием по сравнениюс нарастанием суммы токов ,иПосле достижения максимума напряжение 11 затухает с постоянной времени около 30 мс. Напряжение 11 на выходе второго компаратора возникаетраньше чем напряжение 11 з на выходепервого компаратора примерно на 3 мс.Благодаря этому напряжение 11 е на выходе логического элемента ЗАПРЕТ остается равным О. Элемент 9 выдержкивремени на возврат и выходной орган10 не срабатывают.Длительность импульса напряжения 5011 на выходе ограничителя длительнос"ти составляет 18 мс. После истеченияэтого времени напряжение на запрещающем входе логического элемента ЗАПРЕТ 8 становится равным 0 и устройство защиты готово к срабатыванию,При возникновении к.з. в защищаемой зоне непосредственно после внешнего к,з. напряжение 116 на выходе сглаживающей схемы может остатьсябез изменения, соответственно останется постоянным и напряжение Ь навыходе второго компаратора. Напряжение Пв на выходе логического элемента ЗАПРЕТ появится в начале второгопериода, поскольку при этом появится импульс тока д, а напряжения 0уже не будет. Максимальное время замедления устройства дийференциальнойзащиты в этом режиме составит 20 мс.Устройство целесообразно использовать в дифференциальной защите мощ"ных трансформаторов в качестве грубого органа (дифференциальной отсечки), предназначенного для повышениябыстродействия и дублирования чувствительного органа при больших токахк.з. При этом согласующее и корректируищее звено 1, выпрямитель 2, блокформирования суммы абсолютных значений токов, сглаживающая схема 5 и выходной орган 10 могут быть использованы одновременно и для реализациичувствительного органа защиты.Устройство позволяет повысить эффективность функционирования дифференциальной защиты мощных трансформаторов, Реализация предлагаемогоустройства целесообразна на базе интегральных микросхем,Формула из о бр етенияУстройство для диййеренциальнойзащиты трансформатора, содержащеесогласующее и корректирующее звенос вводами для подключения к измерительным трансформаторам, выход которого через выпрямитель присоединенк первому компаратору, выход последнего подключен к сигнальному входуэлемента ЗАПРЕТ, блок формированиясуммы абсолютных значений токов свыводами для подключения к измерительным трансформаторам тока, последовательно соединенный со сглаживающей схемой и вторым компаратором,а также последовательно соединенныес элементом ЗАПРЕТ элемент выдержкивремени на возврат и выходной орган,о т л и ч а и щ е е с я тем, что,с целью обеспечения срабатывания привозникновении короткого замыканияв защищаемой зоне непосредственнопосле внешнего короткого замыкания,дополнительно введен ограничительдлительности импульсов, вход которого подкличен к выходу второго компаратора, а выход - к запрещаищему входу логического элемента ЗАПРЕТ,.Кравчук СоставиТехред дактор А, .Шищор Корректор С. Че акаэ 1500(52 Тираж 650 ВНИИПИ Государственн по делам иэобретен 113035, Москва, Ж, Рисное го комитета СССРий и открытий ушская иаб д. 45 оиэводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная