Способ и устройство дифференциальной токовой защиты трехфазной электроустановки

О П И С А Н И Е 1) 576639ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Свветскнк Соцналнстнческнх Республик,75 (21) 2145797 07 присоединением заявкц М 2145968/О Госурарственныи комнте 23) Приоритетпублцковацо 15.10 Совета Министров С оо делам изобретен 53) УДК 621,316.92(088,8) БОГ 1 лсчсиь е 38 открытн Дата опубликования описания 06.10.7(71) Заявитель ев, Г, Н. Бурнашов, А. А. Кирдякин и НТомский ордена Октябрьской Револудового Красного Знамени политехнимени С. М, Кирова Лисецки юциицческий инстнт рде(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО 14 ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИэтом НОСТ Изобретение относится к односистемцым дифференциальным токовым защитам трехфазных электроустановок, преимущественно с малыми периодическими токами небалапса дифференциальной цепи, например генераторов, двигателей, поперечной защиты параллельных линий.Известные способы дифференциальной защиты имеют сравнительно низкую чувствительность, определяемую необходимостью отстройки защиты от номинальных токов, протекающих через исполнительный орган при обрыве соединительных проводов цепи циркуляции, и от больших переходных токов небаланса при внешних коротких замыканиях, Один из известных способов дифферещиальной защиты заключается в том, что измеряют токи по концам генератора, преобразуют трехфазные системы этих токов в однофазныс сигналы в преобразователях числа фаз и геометрически сравнивают полученные однофазные сигналы в исполнительном органе 11), Сипалы небаланса в исполнительном органе обусловлены неидентичностью характеристик двух преобразователей и разностью геомстрцчсскцх сумм намагничивающих токов отдельных групп трансформаторов тока, способ критичен к обрыву проводов цепи циркуляцш:, поу оц характеризуется малой чувствительью и надежностью. Известен также сцособ дпфференццальной токовой защиты, наиболее близкий к цзобретсцшо по технической сущности и достцгдсмому результату, в котором пофазцо измеряют токи по концам электроустановки, получают дифференциальные токи, получаемые сигналы, определяемые дифференциальными токами, используют для последующего сравнения с уставкой и формирования сигнала на отключение 12), Этот способ осуществляется устройствами с несколькими насыщающпмися трацсформаторамц ц исполнительнымц органами. Этот пзвестный способ имеет сравнительно низкую чувствительность и надежность, т 2 к как м 05 кет ср 202 тыВать исполнительный орган в фазе с периодическим броскОм т 012 .сОал 211 са ц требуется мцОГОсистемцое исполнение. Кроме того, возможно замедление действия прц значительной аперцодцческой составляющей в токе короткого замыкания.Для повьпцспця чувствительности и надежности зац;пты электроустановки с малыми периодическими токами цебалацса предлагается до ср 2 1;1 спи 51 с уста Вкой у.232 нные сцГналы, Опрсдс,:ясмыс дцффсрс 1 циальными токами, геометрц сскц сум 5 ровать.Для Осуп 1 ествлс 1 ия НОВОГО спос 002 предлагается устройстьо, содержащее трансформаторы тока по коццам защцщасмой трехфазиой электроустановки, Втори 1 ные Обмотки котог 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 рых пофдзпо сосцаевы 110 хсм с циркули. рующпмп и дифференциальными токами, связанной с исполнительным оргаом увеличегия тОКа, ОтЛПчаЮЦСССЯ тЕМ, тО В ДффСРЕПЦИ- альную цепь перед исполнительным органом дополнительно включен перви шими обмотками, соедипсппымп рдипоплечпм зш дагом, фсрромапштпый преобразователь числа фдз, вторичные обмотки которого соединены согласноослсдоватслы 10.Преобразователь числа фаз при Внешних повреждениях обтскастся липь токами пебдланса, обусловлепнымп погрсшгостью тзас- форматорОВ токс. 1 ап 15 жеппе его Выхода пропорционально геометрической сумме токов небаланса всех трех фаз. В пределах определенного диапазона кратностей тока повреждения по отношению к номинальному элементы преобразователя числа фаз работают па линеиных участках характсрпстик намагничивания, В этом режиме их впутреппсс сопротивление относительно вторичных Выводов велико, то также снижает ток небаланса. В случае повреждения па защищаемом объекте внутренпес сопротивление преобразователя резко снижается, что сопутствует быстрому нарастанпо тока в исполнительном органе и уменьшеншо времени действия защиты. В случае равенства чисел витков первичных полу- обмоток преобразователя схема получается некритичной к обрыву проводов цепи циркуляции.На фиг, 1 показана структурная схема осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - преобразователь числа фаз и исполнительный орган, один из вариантов выполнения; на фпг. 3 -- преобразователь числа фаз, другой ваоиант вьполнсния.По концам защищаемой трехфазной электроустановкп 1 измеряют фазные токи при помощи трансформаторов 2 и 3 тока. Трансформаторы тока соединяют пофазно по дифференциальной схеме. Трехфазную систему дифференциальных токов преобразуют в однофазную в преобразователе 4 числа фаз путем геометрического суммирования сигналов, определяемых дифференциальными токами, Результирующий сигнал преобразователя числа фаз используют для последующего сравнения с уставкой в исполнительном органе 5 увеличения тока и формирования сигнала на отключение электроустановки.Преобразователь может быть выполнен, например, при помощи трех однофазных насыщающихся трансформаторов (см. фиг. 2), которые намагпиваются геометрической разностью токов дифференциальной цепи. Такое выполнение первичных обмоток обеспечивает работу защиты при двухфазных повреждениях. Первичные полуобмотки преобразователя имеют одинаковое малое количество витков. Вторичные его обмотки соединяют согласпопоследовательно и образуют однофазный выход. Ко вторичным обмоткам преобразователя подключают исполнительный орган 5, вклюд 0 цп 1 Вы 115 миел)111 моет ь резнеОр 7для регулировки уставок, сглаживающийконденсатор 8 и исполнительное реле 9. В обратный провод дифференцдлы 1 ой пепи принеобходимости Вклю кают реле 10 контроляисправности сосдппггелшых проводов и реле11 фпксдппп замыкания а земл 10.При нормальны.; режимах работы и внешних повреждениях по обмотке реле 9 протекают токи небалапса, величина которых определяется классом точности трансформаторовтока и кратностью токов. Установившийсяток псбалапса при десятикратном токе не превышает десяти процентов номинального токадаже при применении неподобрапных трансформаторов тока третьего класса точности.При обрыве провода цепи циркуляции токнагрузки от второго трансформатора даннойфазы протекает по половинам первичных обмоток трансформаторов преобразователя вразличных направлениях, как показано начертеже. На вторичной стороне суммируютсядва одинаковых и противоположных по фазенапряжения, поэтому напряжение на выходеравно нулю.Таким образом, защита отстроена от обрывов в цепи циркуляции.Контроль исправности проводов цепи циркуляции осуществляет реле 10, ток срабатывания которого ниже минимального тока нагрузки,В случае двойного замыкания на землю,когда в защищаемой зоне находится толькоодно место пробоя, а второе - вне зоны защиты, в сети с малыми токами замыкания наземлю распределение токов в обмотках преобразователя получается таким же, как и приобрыве проводов цепи циркуляции. Отключение таких повреждений производят при помощи реле 11 с током срабатывания выше номинального тока. Кроме того, в сети с глухозаземленной нейтралью реле 11 может выявлять однофазные замыкания на землю,Функции реле 11 может выполнять реле 9,если в обратный провод защиты включить линейный трансформатор 12 (см, фиг. 3) и еговторичную обмотку включить последовательно со вторичными обмотками преобразователя, однако при таком выполнении защитачувствительна к обрывам проводов.При установившемся двухфазном повреждении в зоне защиты на вторичной сторонгреобразователя суммируются противополож.вые по фазе и неравные по величине напряжепия, так как сердечник преобразователя от.с-,дющей замкнувшейся фазы намагничивается в два раза сильнее и насыщается по сравнению с сердечниками других фаз. В напряжении выхода преобразователя при этом велика основная гармоника. Исполнительное реле 9 срабатывает.Прп трехфазном коротком замыкании в зоне защиты, кроме значительного увеличениянапряжения третьей грамоники, на выходепреобразователя вследствие подмагпичиванияапериодическими токами возникают четные гармоники, что приводит к более быстрому нарастанию напряжения выхода и уменьшению времени срабатывания защиты,При помощи одного преобразователя и исполнительного органа с высокой чувствительностью и надежностью контролируют три фазы защищаемой электроустановки.Предлагаемый способ и устройство опробованы в лабораториях кафедры электрических станций Томского политехнического института, дали положительные результаты и могут быть рекомендованы для широкого применения в энергосистемах,Формула изобретения1. Способ дифференциальной токовой защиты трехфазной электроустановки, в котором пофазно измеряют токи по концам электроустановки, получают дифференциальные токи путем их геометрического сравнения, получаемые сигналы, определяемые дифференицальными токами, используют для последующего сравнения с уставкой и формирования сигнала на отключение, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности зашиты электроустановки с малыми периодическими токами небаланса, до, сравнения с уставкой указанные сигналы, определяемые дифференциальными токами, геометриче ски суммируют.2. Устройство для осуществления дифференциальной токовой защиты по п. 1, содержащее трансформаторы тока по концам защищаемой трехфазной электроустановки, вторич ные обмотки которых пофазно соединенные посхеме с циркулирующими и дифференциальными токами, связанной с исполнительным органом, отличающееся тем, что в дифференциальную цепь перед исполнительным 15 органом дополнительно включен первичнымиобмотками, соединенными равноплечим зигзагом, ферромагнитный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которого соединены согласно-последовательно,20Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство Мо 284122,25 кл. Н 02 Н 3/28, 1962. 2. Федосеев А. М, Основы релейной защиты. ГЭИ, 1961, с. 306, рис, 8 - 7.576639 А В с Риг 4 Составитель Л. КорнеевЛ, Тюрина Техред И, Михайлова ректор Л. Брахнин едак каз 2288/6НПО Го Подписное шография, п 1 пунова,Изд,826 дарственного ком по делам изоб035, Москва, ЖТираж 917тета Совета Министроетений и открытий