Устройство для дистанционной защиты

О П И С А Н И Е 183262ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВЙДЕУЕЛЬСзВУ Союз Советских Социалистических Республик;л. 21 с, 68/6 7.1965 ( 1008597,24-7 аявле соединением заяв ЯП К 11 02 п митет по делам Приор нт изобретений и открытиБюллетеньння 6.Х.1966 Опубликовано 17,И,193 при Совете Министра СССРДа бликования опФи; 1 ЕСТ 1 тЗВЯ 1-ф л Авторнзобретени А. М. Вал аявител УсТРОЙС 2 танционноитоков ко- сравниваюой фазе зааторы тока вые мостово всемостанапря ставлено предлагаемое Известны устройства для дисзащиты линий электропередачи о 1ротких замыканий, содержащиещий орган, подключенный к каждщищаемой линии через трансформк напряжения, и полупроводниковые выпрямители.Для универсальности защитыустройство, в котором выходныевыпрямителей трансформаторовиены параллельно, последовательнмителями трансформаторов напвстречно по отношению к ихвключены диоды, параллельно ссо стороны сравнивающего оргаточки указанных выпрямителей тторов тока и напряжения соединсобой через полупроводниковый вравляемый выходным напряженисирующего блока. Последний содеформаторы тока, подключенныефазе защищаемой линии, с полувыми мостовыми выпрямителями,торых соединены последовательноформатор тока, включенный в нултоковых цепей, с полупроводникомителем, включенным встречнолям фаз.На чертеже предустройство. предложено диагонали тока соедио с выпряряжения иполярности оединенныена. Общие рансформаены между ентиль, упем, компенржит транск каждойпроводниковыходы кои транс- евой провод вым выпря- выпрямитеК каждой фазе защищаемой линни подключены трансформаторы 1, 2, 3 тока выпрямительные мосты 4, 5, б и сглаживающийконденсатор 7. Трансформаторы тока 1, 2, 35 включаются на разность двух фаз. Вторичнаяобмотка трансформаторов имеет отпайки, позволяющие набрать заданную уставку. Таким образом, вторичное напряжение трансформаторов 1, 2, 3 тока равно произведению10 тока на заданную уставку.Вторичное напряжение каждого трансформатора тока выпрямляется соответственно выпрямительными мостами 4, 5, б, выходные диагонали которых соединены парал 15 лельно, Напряжение на сглаживающем кон.денсаторе 7 равно наибольшему из напряжений выпрямительных мостов. Те из них, напряжение на которых оказывается меньше,запираются напряжением моста с наиболь 20 шим напряжением. В результате на выходевсегда будет напряжение, пропорциональноепроизведению заданной уставки на наибольший из трех токов. Поскольку наибольшимявляется ток поврежденных фаз, на выходе25 всегда будет напряжение, пропорциональноетоку короткого замыкания,При трехфазных коротких замыканиях токих фазах одинаковы, открыты все трии результирующее напряжение равно30 жению одного моста, то есть пропор 183262(2) 65 ционально разности токов двух поврежденных фаз. При однофазных замыканиях на землю ток поврежденной фазы обтекает два трансформатора, и напряжения одинаковой величины поступают на два моста, соединенные параллельно, что также равносильно работе только одного моста. Выходное напряжение и в этом случае пропорционально произведению тока на заданную уставку,Для правильной работы устройства необходимо, чтобы сравнивающий орган, в качестве которого служит поляризованное реле 8, производил сравнение токов с напряжениями поврежденных фаз. На устройство подается три междуфазных напряжения, наименьшее из которых и будет напряжением поврежденной фазы.Линейные напряжения через трансформа. торы напряжения 9, 10, 11 поступают на выпрямительные мосты 12, И, 14, Последовательно с мостами 12, 13, 14 встречно по отношению к их полярности включены диоды 15, 1 б, 17, запертые выпрямленным напряжением мостов 12, 13, 14. Диоды 15, 16, 17 со стороны сравнивающего органа соединены параллельно, и их полярность совпадает с полярностью выходного напряжения выпрямительных мостов 4, 5, б.В нормальном режиме, когда с трансформаторов, 9, 10, 11 на диоды поступают полные линейные напряжения, диоды оказываются закрытыми, не пропускают ток через реле 8, и устройство пе срабатывает. При коротком замыкании напряжение резко падает, а следовательно, падает и запирающее напряжение на диодах 15, 1 б, 17. Если при этом возрастет и ток в линии, то напряжение выпрямителей 4, 5, б может оказаться достаточным для открытия того из диодов 15, 1 б, 17, на котором запирающее напряжение минимально. Через реле 8 пойдет ток, и устройство сработает. Таким образом, реле 8 производит сравнение абсолютных значений минимального напряжения и максимального тока.Условием срабатывания устройства является соблюдение неравенства: максимальный ток, равный геометрической разности токов поврежденных фаз,заданная уставка на реле, минимальное междуфазное напряжение. Уставка устройства выбирается из условия, что при коротком замыкании в конце защищаемой линии произведение уставки на ток короткого замыкания равно минимальному напряжению на устройстве. Неравенство (1) превращается в равенство 5 0 15 20 25 Зо 35 40 45 отсюда2 =У(3)1 р,.ахПоскольку 1 р п,ах при двухфазных коротких замыканиях равен разности токов поврежденных фаз, то есть двойному току фазы, а Урпредставляет собой остаточное напряжейие петли короткого замыкания, равное 212 ,2 1 р п 11 п 21 ко 2 (4)1 р п 1 ахгде 2 - сопротивление одной фазы линииот места установки защиты доточки короткого замыкания, равное произведению длины участка линии на удельное сопротивление линии 2,: откуда(4 а)то есть устройство осуществляет замер, пропорциональный расстоянию до места короткого замыкания.Сопротивления 18, 19, 20 служат для создания пути током выпрямителей 12, 13, 14, а конденсаторы 21, 22, 23 - для сглаживания выпрямленных напряжений.В случае однофазных замыканий на землю в сети с глухозаземленной нейтралью ток каждого трансформатора 1, 2, 3 равен фазному току, то есть на выходе выпрямителей 4, 5, б напряжение оказывается пропорцио. пальным току короткого замыкания, Но,минимальное напряжение, поступающее на трансформаторы 9, 10, 11, не пропорционально остаточному напряжению поврежденной фазы, а равно геометрической разности напряжений поврежденной и неповрежденной фаз, вследствие чего на диоды 15, 1 б, 17 будут поданы повышенные напряжения, и устройство может отказать в действии при коротком замыкании в защищаемой зоне,Для правильной работы устройства при однофазных замыканиях на землю необходимо внести поправку в виде компенсирующего напряжения, которую можно выполнить за счет токов или напряжений нулевой последовательности. Но любая компенсация для корректировки защиты и замера при однофазных замыканиях приведет к искажению срабатывания реле и замеров при двухфазных замыканиях на землю, поскольку в этом случае также появляются токи и напряжения нулевой последовательности, а устройство работает совершенно правильно и без компенсации. Необходимо, чтобы компенсирующее напряжение вводилось только при однофазных замыканиях на землю.Для этого фазные токи от трансформаторов тока защищаемой линии подведены ктрансформаторам 24, 25, 26 тока. г 1 апряжения со вчоричных оомоток этих трансформаторов выпрямляются мостами 27, 28, 29, выходные диагонали которых соединены последовательно, и складываются. В нулевой провод токовых цепей включен трансформатор30, вторичное напряжение которого выпрямляет мост 31, включенный встречно по отношению к мостам 27, 28, 29.В нормальном режиме, а также при трехфазных и двухфазных замыканиях, сумма напряжений мостов 27, 28, 29, пропорциональная сумме абсолютных значений фазных токов, запирает диоды 32, ЗЗ, и в схему сравнения не поступает никаких напряжений компенсации. Токи мостов 4, 5, 6 замыкаются через шу пирующий диод 34. При двухфазныхзамыканиях на землю сумма абсолютных зна.чений полных фазных токов всегда большетока в нулевом проводе, то есть в трансформаторе 30. Поэтому диоды 32, 33 опять будутзаперты, и напряжение компенсации в схемуне поступит, несмотря на наличие токов нулевой последовательности.В режиме однофазных замыканий на землю ток поврежденной фазы равен току в нулевом проводе, Из трансформаторов 24, 25,26 током обтекается только один, включенный на поврежденную фазу, Если коэффициент трансформации трансформатора 30 будетбольше, чем коэффициент трансформациитрансформаторов 24, 25, 26, то напряжениемоста 31 окажется большим, чем напряжениемостов 27, 28, 29. Тогда диоды 32, 33 откроются, и на них появится выходное компенсационное напряжение. Это напряжение будетравно разности напряжения моста 31 и напряжения того из мостов 27, 28, 29, трансформатор которого обтекается током поврежденной фазы:, У= - К 31, - 1 (5)где С - напряжение на выходе компенсирующего блокаК - коэффициент трансформации трансформаторов 24, 25, 26,1, - ток нулевой последовательности,1 - ток поврежденной фазы,Л, - уставка трансформаторов 24, 25,26.Условием срабатывания устройства с учетом напряжения компенсации при однофазных замыканиях на землю является неравенство:+11, (6)При коротком замыкании в конце защищаемой зоны неравенство (6) превращается в равенство:12 + У, = У,ь (ба) из которого с учетом равенства (5) можно определить коэффициент К:К Ртп+ Р к (7)31 о11 осле определения коэффициента К необходимо удостовериться, что при двухфазных замыканиях на землю компенсирующего напряжения не будет. Для этого достаточно, чтобы сумма абсолютных значений напряжений на мостах 27, 28, 29 оказалась равной или большей, чем напряжение на выпрямителе 31: 21 Л,-К 31, (8)В компенсирующем блоке конденсатор 35 является сглаживающим, сопротивление Зб - подгоночным, а сопротивление 37 служит для создания пути токам моста 31 при работе компенсирующего блока.Благодаря наличию диодов 15, 16, 17 через поляризованное реле 8 ток может проходить голько в одном рабочем направлении,Для возможности применения достаточно чувствительного поляризованного реле 8 оно зашунтировано кремниевым стабилитроном 38, который ограничивает падение напряжения на реле 8 при коротких замыканиях вблизи шин, когда токи короткого замыкания велики,В нормальном режиме потребление энергии всей схемой практически равно нулю, так как диоды 15, 16, 17, 32, 33 закрыты,Поляризованное реле 8 служит для дифференцированного сравнения шести величин одновременно, но в принципе можно сравнивать и большее количество величин, В качестве сравнивающего органа возможно применение не только чувствительного поляризованного реле, но и полупроводникового устройства, например триггера. 40 45 50 55 60 65 10 15 20 25 30 35 Предмет изобретения 1, Устройство для дистанционной защиты линий электропередачи от токов коротких замыканий, содержащее сравнивающий орган, подключенный к каждой фазе защищаемой линии через трансформаторы тока и напряжения, и полупроводниковые мостовые выпрямители, отличающееся тем, что, с целью универсальности защиты, выходы выпрямителей в цепях трансформаторов тока соединены па. раллельно, последовательно с выпрямителями в цепях трансформаторов напряжения и встречно по отношению к полярности этих выпрямителей включены диоды, параллельно соединенные со стороны сравнивающего органа, и общие точки указанных выпрямителей в цепях трансформаторов тока и напряжения соединены между собой через полупроводни. ковый вентиль, управляемый выходным напряжением компенсирующего блока.2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что компенсирующий блок содержит трансформаторы тока, подключенные к каждой фазе защищаемой линии, полупроводниковые мостовые выпрямители, выходы которых соединены последовательно, трансформаторЗаказ 2292/11 Тираж 1550 Формат бум. 60 Х 90/8 Объем 0,41 изд. л. Подписно ЦНИНР 1 И Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССМосква, Центр, пр. Серова, д, 4 пография, пр. Сапунова тока, вкл 1 оченный в нулевой провод токовых цепей, и полупроводниковый выпрями. тел ь, в к, 10 1 е н 11 ы й вот) о 1110 и вэ и 1) я к и тел я мфаз.