Устройство для дифференциальной защиты трансформатора

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц б 00650 Со 1 оз Советских Социалистических РеспубликСовета Министров СССРло делам изобретенийи открытий(45) Дата опубликования описания 04.04.78(71) Заявитель Г. В. Бердов, М. М. Середин и А. В. Лебедев Южное отделение ордена Октябрьской Революции всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей Энергосетьпроект(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЪНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРАГосУдарственне 1 й комитет (23) Приоритет Изобретение относится к области релейноц защиты энергосистем, в частности к релейной защите силовых трансформаторов и авто- трансформаторов.Известны устройства для дифференциальной защиты трансформаторов, которые имеют повышенную отстройку от бросков тока намагничивания за счет фиксации бестоковых пауз на заданном уровне в токе дифференциальной цепи или его производной, а также за счет измерения второй и более высоких гармонических составляющих. Прп этом отстройка от токов небаланса при внешних коротких замыканиях достигается за счет процентного торможения.Из известных устройств для дифферспциальной зациты, обладающих отстройкой от переходных процессов, наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является серийно выпускаемое реле типа ДЗТ-14 с магнитным торможением. Отличительной особенностью этого устройства является то, что оно содержит трехстержневой насыщающийся трансформатор тока с рабочей обмоткой, включаемой в дифференциальную цепь и располагаемой на среднем стержне, тормозными и вторичными полуобмотками на крайних стержнях и реагирующий орган.Недостатком устройства является невысокая отстройка от броска памап 1 пчпвающего токаи тока высших гармоник.Целью изобретения является увеличениебыстродействия, чувствительности и улучшс 5 ние отстройкн от токов частоты 150 Гц и вышс. Для осуществленя этой цели вторпчпысполуобмоткн нас.ща 1 оцегося трансформатора тока через формирователь спп 1 алов с амплитудой, пропорцнопал 1 пой среднему значс 10 пшо тока в нпх, и пороговый блок подсосд 11- нсны к первому входу схсмы 11, псрв 111 н 151обмотка дополнительно установлс 11 во 10 трапсреактора включена в д 1 фференциал 1 ню цепь,первая вторичная Обмотка трапсреактора чс 15 рсз приставку торможения прп бросках памагнп иваОщего тока и токах высших гармоник и дряз гой пороговый бл 01 прпсосд 11 пспа ковторому входу схемы 11, а вторая втори паяобмотка подключена к элементу дпффсреп 20 цпальной отсечки, выход которого обьсд 1 псп свыходом схемы 11 и подсоединен ко входу иходного органа,Крокс тоО, приставка торъ 105 кен 151 11 рп бросках памагнп ивающего тока и токах высших25 гармоник выполнена в виде двух орга 110 измерения времени превышения полуволпамп напряжения на первой вторичной обмоткс трансреактора заданного уровня, причем входыкаждого из этих Орга 110 в подклОчень еждуодним пз концов первой вторичнои обмотки трансреактора и средним выводом этой обмотки через диоды с одинаковой проводимостью.На фиг, 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема.Предлагаемое устройство состоит из промежуточного насыщающегося трансформатора 1 тока, имеющего рабочую обмотку 2 на среднем стержне, вторичные полуобмотки 3 и 4 на крайних стержнях, тормозные обмотки 5, б на крайних стержнях; трансреактора 7, имеющего первичную обмотку 8, соединенную последовательно с рабочей обмоткой трансформатора 1, и две вторичные обмотки 9 и 10; формирователя 11 сигналов с амплитудой, пропорциональной среднему значению входного сигнала; приставки 12 торможения при бросках намагничивающего тока и токах высших гармоник; элемента 13 дифференциальной отсечки; пороговых блоков 14, 15; логической схемы И 1 б; выходного органа 17, представляющего собой релейный полупроводниковый усилитель.Формирователь состоит (см. фиг. 2) из выпрямительного моста, ко входу которого через линейный дроссель подключены вторичные полуобмотки 3 и 4 и резистор, Положительный полюс моста через другой резистор соединен с эмиттером транзистора 18 и через конденсатор - с базой этого транзистора, на которую через третий резистор подается постоянное смещение. Отрицательный полюс моста соединен с интегрирующей КС-цепочкой. Между коллектором и эмиттером транзистора 18 включены диод и сглаживающий конденсатор. Отрицательный полюс диода подсоединен к базе транзистора 19.Приставка торможения подсоединена к обмотке 9 трапсреактора, имеющей средний вывод,Приставка тормокения представляет собой формирователь сигналов с амплитудой, пропорциональной длительности импульсов полу- волн входного сигнала на заданном уровне, и состоит из двух формирователей запирающих импульсов, соединяющих базы транзисторов 20 и 21 с концами обмотки 9. На базы транзисторов 20 и 21, эмиттеры которых подсоединены к среднему выводу обмотки 9, подается постоянное смещение через резисторы, а их коллекторы через другие резисторы подсоединены к источнику постоянного напряжения. Между эмиттером и коллектором транзисторов 20 и 21 включены конденсаторы, на которых формируются импульсы с амплитудой, пропорциональной длительности импульсов полуволн входного напряжения приставки торможения на заданном уровне. Коллекторы транзисторов 20 и 21 через параллельно включенные резистор и диод подсоединены к сглаживающему конденсатору, параллельно которому включен диод.1 О 15 20 25 зо 35 ао 45 5055 60 65 Элемент дифференциальной отсечки состоит пз выпрямительного моста, вход которого подсоединен к вторичной обмотке 10 транс- реактора. К выходу моста через сопротивление и диод подсоединен конденсатор, Отрицатслный полюс диода чсрсз резисторы и диоды соединен со входом выходного органа 9.Функция пороговых блоков 14, 15 и логической схемы И фиг. 2 выполняется одним блоком, состоящим из транзисторов 19 и 22 и трех резисторов.В соответствии со структурной схемой нафиг. 1 срабатывание устройства обеспечивается при одновременном превышении сигналами на входах пороговых блоков 14 и 15 уровней срабатывания пли при превышении значения сигнала на входе элемента отсечки 13 уровня срабатывания реагирующего органа,При коротком замыкании в зоне действиязащиты по рабочей обмотке 2 трансформатора 1 и первичной обмотке 8 трансрсактора 7 протекает синусоидальный ток. При этом длительность запирающих импульсов, подаваемых на базы транзисторов 20 и 21 (фиг. 2) достаточна для заряда соответствующих конденсаторов до напряжений, превышающих уровень открывания транзистора 22, Так как уровень сигнала на выходе формирователя 11 превышает в этом режиме уровень открывания транзистора 19, то устройство срабатывает. Измерение среднего значения тока во вторичных полуобмотках 3, 4, выполняемое формирователем 11, необходимо производить для обеспечения уменьшения разброса тормозных характеристик в зависимости от угла сдвига между тормозным и рабочим током. В описываемом устройстве тормозная характеристика может регулироваться переменным сопротивлениемПри апериодических броска.х намагничивающего тока устройство не работает благодаря насыщению трансформатора 1, а также благодаря уменьшению выходного сигнала приставки 12. При трансформированных бросках устройство загрубляется за счет сокращения длительности импульсов в полуволнах напряжепия на входе приставки 12. Приставка торможения 12 отстроена от периодических бросков, при которых длительность импульсов полуволн на входе приставки не превышает б мс. Приставка по принципу своего действия отстроена от синусоидальных токов высших гармоник, так как длителыисть импульсов полуволн напряжения па входе приставки при порядке гармоники больше единицы, меньше 5 мс, Высшие гармоники, накладываемые на ток основной частоты, обусловливают за счет дифференцирования трансреактором различную глубину пульсаций в зависимости от их порядкового номера и интенсивности. Поэтому, изменяя регулируемыми сопротивлениями смещение на транзисторах 20 и 21, можно добиться отстройки от высших гармоник также и в случае наличия тока основной частоты, Формула изобретения 1, Устройство для дифференциальной защиты трансформатора, содержащее трехстержневой насыщающийся трансформатор тока с рабочей обмоткой, включенной в дифференциальную цепь и расположенной на среднем стержне, тормозными и вторичными полуобмотками на крайних стержнях, элемент дифференциальной отсечки и выходной орган, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, чувствительности и улу ппения отстройки от токов частоты 150 Гц и выше, вторичные полуобмотки через формирователь среднего значения тока в них и пороговый блок подсоединены к первому входу схемы И, первичная обмотка дополнительно установленного трансреактора включена в гцффсрсцциальцую цепь, первая вгоричнаярацепакора через пристанкможения ц другой пороговый блок присоединена ко вгорому входу схемы И, а вторая вто ри щая оомотка подк,.почепа к элементу дифференциальной отсечки, выход которого объединен с выходом схемы 11 и подсоединен ко входу выходного органа,2. Устройство по п. 1, отличающееся 1 О тем, что приставка торможения выполнена ввилс двух органов измерения времени превышения полуволнами напряжения первои вторичной обмотки трацсреактора заданного уровня, причем входы каждого из этих органов 1 д подключены между одним пз концов первойвторн иной обмотки трансрсактора и средним выводом этой обмотки через диоды с одинаковой проводимостью.Ъ 340 Тираж 892 ого комитета Совета Министро ам изобретений и открытий ва, Ж, Раушская наб., д. 41 аказ 356/13 Изд, Ъ НПО Государствен по дел 113035, Моск