Устройство для блокировки дифференциальной защиты генератора автономной энергосистемы при повреждениях соединительных проводов

СОКОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А ОСУЛАРСТВЕННЫЙ КОО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОРИ ГКНТ СССР ТЕТРЬВТИЯ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН У СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРС,%2осударсте и Всесоюоектно-ко итут рел ренко ен иый университет зный научно-исслеструкторск ий и техестроенияВ.В,Сапогов 88 8) иальная ток ием (ДЗШТ). - чник, т.1/Под Грудин ского 82, с. 558 - 56 идетельство С 02 Н 3/08, 28 еая защита Элехтротехред. В.Г,Геидр, - М.:(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА АВТОНОМНОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИЯХ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ПРОВОДОВ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите автономных энергосистем. Цель изобретения - повышение надежности работы при внешних коротких замыканиях. Поставленная цель достигается тем, что к выходу амплитудного детектора 30 подключен вход второго компаратора 31, выход которого соединен с управляющим входом элемента ЗАПРЕТ, еключенного между выходом элемента выдержки времени 22 и входом расширителя 3 импульсое 24, 2 ил.Е10 15 20 ЗЮ 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите автономных энергосистем, и может применяться совместно с дифференциальными защитами генераторов и сборных шин,Целью изобретения является повышение надежности работы при внешних коротких замыканиях.На фиг.1 приведена принципиальнаясхема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства при трехфазном КЗ в зоне защиты.Устройство содержит трансформаторы1 - 6 тока, установленные в фазах защищаемого генератора со стороны выводов и нейтрали, промежуточные трансформаторы 7 - 12 тока, первичные обмотки которых подключены к вторичным обмоткам соответствующих трансформаторов тока, а вторичные обмотки, шунтированные резисторами 13 - 18, подключены к входам первого сумматора 19. К выходу последнего подключены последовательно соединенные первый выпрямитель 20, первый компаратор 21, элемент 22 выдержки времени, элемент ЗАПРЕТ 23, расширитель 24 импульсов и выходной орган 25. Входы второго 26, третьего 27 и четвертого 28 выпрямителей подключены соответственно к вторичным обмоткам промежуточных трансформаторов 10, 11 и 12 тока, а выходы подключены к входам второго сумматора 29, к выходу которого подключены соединенные последовательно амплитудный детектор 30 и второй компаратор 31. Выход последнего подключен к управляющему входу элемента ЗАПРЕТ 23.Устройство работает следующим образом.В нормальном режиме устройство находится в статическом состоянии) по первичным обмоткам трансформаторов 1 - 6 тока протекают токи нагрузки генератора.На резисторах 13 - 18 создаются падения напряжения, пропорциональные первичному току соответствующего трансформатора тока. Эти напряженияимеющие одинаковую амплитуду и сдвинутые друг относительно друга на 120, поступают на вход первого сумматора 19, Напряжение на его выходе в этом режиме определяется погрешностями трансформаторов тока и имеет малую величину. Далее оно выпрямляется первым выпрямителем 20 и поступает на вход. первого компаратора 21.Порог срабатывания этого компаратора устанавливается равным 0,2 1 н. В рассматриваемом случае напряжение на входе первого компаратора 21 не превышает порога его срабатывания и на его выходе присутствует нулевой сигнал. Элемент 22 выдержки времени служит для повышения помехоустойчивости устройства, отстройки от импульсных помех, Выдержка времени элемента 22 принята равной 2 мс. На выходеэлемента 22 выдержки времени присутствует сигнал "О", как и на выходе первого компаратора 21. Напряжения с резисторов 16, 17 и 18, пропорциональные токам фаз генератора со стороны нейтрали, поступают на второй 26, третий 27 и четвертый 28 вьпрямители. Выпрямленные напряжения суммируются вторым сумматором 29, после чего происходит сглаживание сигнала амплитуды детектором ЗО. Пульсация напряжения на его выходе имеет малую величину, и значение напряжения на выходе амплитудного детектора ЗО близко к максимальному в течение периода значению напряжения на выходе второго сумматора 29, которое равно 2Оа, где Оп - амплитуда падения напряжения на резисторах 16, 17 и 18, Коэффициент передачи амплитудного детектора принят равным Ка.д. = 0,5. С выхода амплитудного детектора 30 постоянное напряжение подается на вход второго компаратора 31. Порог его срабатывания выбирается таким, чтобыпри увеличении тока защищаемого генератора он срабатывал позже первого компаратора 21. Порог срабатывания компаратора31 принят равным (1,5 - 2) н. В рассматриваемом случае сигнал на выход второго компаратора 31 равен "0", при этом элемент ЗАПРЕТ разрешает прохождение сигналаот элемента 22 выдержки времени к расширителю 24 импульсов. На выходе которого так же, как и на выходе выходного органа, будет сигнал "О". Устройство не блокиоуетдифференциальную защитуПри обрыве или замыкании на корпус соединительного провода от одного из трансформаторов тока исчезает напряжение на шунтирующем сопротивлении соответствующего промежуточного трансформатора тока. Вследствие этого на выходе первого сумматора 19 появляется синусоидальное напряжение, амплитуда которого равна Оп 1, Выпрямитель 20 выпрямляет его, и далее пульсирующее напряжение поступает на первый компаратор 21.Если происходит обрыв или замыкание на корпус соединительного провода от одного из трансформаторов тока 1, 2 или 3. максимальное значение напряжения на выходе второго сумматора 29 остаетсч равным 2 Оп 1, Если же происходит повреждение соединительного провода от одного из датчиков 4, 5 или 6, то максимальное значение напряжения. на выходе второго сумматора 29 несколько уменьшается и становится5 10 15 20 25 35 40 45 50 55 равным 3 Оп. Величина постоянного напряжения на выходе амплитудного детекУЗ тора 31 соответственно Оп и - Оп2 = 0,86 О, Компаратор 31 не срабатывает, сигнал на его выходе равен "0". На выходе первого компаратора 21 присутствует импульсный сигнал частотой 100 Гц, Длительность импульсов зависит от тока нагрузки генератора. Если ток нагрузки превышает 0,21 н, длительность импульсов превышает 2 мс, на выходе элемента выдержки времени 22 также появляется импульсный сигнал, который через открытый элемент ЗАПРЕТ 23 поступает на расшиоитель 24 импульсов, на выходе которого появляется постоянный сигнал "1", вызывающий срабатывание выходного органа 25, Минимальный ток нагрузки, при котором срабатывает устройство, составляет 0,2 1, Время срабатывания устройства при повреждении соединительных проводов зависит от момента времени, в который произошло повреждение, и составляет 2 - 12 мс,При возникновении трехфазного КЗ в зоне дифференциальной защиты в токах КЗ будут присутствовать апериодические составляющие, В той фазе, где апериодическая составляющая тока КЗ максимальна (фиг.2), трансформатор тока работает с большей погрешностью, что вызывает появление напряжения на выходе первого сумматора 19, которое выпрямляется первым выпрямителем 20 и подается на вход первого компаратора 21. После возникновения КЗ напряжение на шунтирующих резисторах 16, 17 и 18, практически повторяет форму первичного тока трансформаторов тока 4. 5 и 6. Поэтому напряжение на выходе второго сумматора 29 достигает максимального значения через 10 мс после возникновения КЗ, Наличие апериодической составляющей в падении напрлжения на резисторах 16, 17 и 18 и насыщение трансформатора тока в одной из фаз приводит к появлению значительных пульсаций в выходном напряжении второго сумматора 29, но это не оказывает влияния на работу устройства, поскольку амплитудный детектор 30 сглаживает напряжение на уровне максимальной амплитуды, Насыщение трансформатора тока в фазе с наибольшей апериодической составляющей тока КЗ происходит не сразу, а спустя некоторое время после возникновения КЗ. В результате первый компаратор 21 срабатывает спустя = 30 мс после начала КЗ, т.е, уже после того, как сработал второй компаратор 21. Это приводит к тому, что к моменту появления первого импульса на выходе элемента 22 выдержки времени элемент ЗАПРЕТ 23 оказывается закрытым управляющим сигналом с второго компаратора 31. Сигнал не проходит на расширитель 24 импульсов, в,;ходной орган 25 не срабатывает. Устройство не оказывает влияния на работу дифференциальной защиты генератора, При приближении места КЗ к генераторуувеличивается ток КЗ. Насыщение трансформатора тока в фазе, имеющей максимальную апериодическуд составляющую, наступает быстрее, состветственно первый компаратор 21 срабатывает раньше, Но к ложному срабатьванию устройства это не приводит, Даже в случае одновременного срабатывания обоих компараторов прохождение сигнала на расширитель 24 импульсов блокируется, так как элемент ЗАПРЕТ 23 стоит после элемента 22 выдержки времени, После устранения перегрузки первый и второй компараторы возвращаются в исходное состояние, устройство работает, кэк описано выше.В предлагаемом устройстве трансфсрматоры тока и промежуточные трансформаторы тока могут быть общими для устройства блокировки и для устройства дифференциальной защиты.Формула изобретенияУстройство для блокировки дифференциальной защиты генератора автономной энергосистемы при повреждениях соединительных проводов, содержащее датчики тока, предназначенные для установки в каждой фазе со стороны линейного вывода и нейтрали генератора, промежуточные трансформаторы тока, вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего датчика тока, а выходы подключены к соответствующим входам первого сумматора, к выходу которого подключен первый вы ирямител ь, последовательно соединенные первый компаратор и элемент выдержки времени, последовательно соединенные расширитель импульсов и выходной орган, выход которого является выходом устройства, к выходам прамех;уточных трансформаторов тока соответствующей фазы со стороны нейтрали генератора подключены входы второго, третьего и четвертого выпрямителей, выходы которых подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого соединен с входом амплитудного детектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе ири внешних коротких замыканиях, дополнительно введены элемент ЗАПРЕТ и второй компаратор, при этом выход первого выпрямителя подключен к входу первогоарош актор Л.В Заказ 4251 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 Ужгород, ул,Гагарина,нат "Пате Производствен здательский компаратора, к выходу амплитудногодетек- элемента ЗАПРЕТ, который включен между тора подключен второй компаратор, выход. выходомэлементавыдержкивремениивхокоторого соединен с управляющим входом дом расширителя импульсов,