Устройство для дифференциальной токовой защиты электроустановки

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 241078 (21) 2677185/24-07с присоединением заявки Но(51)М, )л,з Н 02 Н 3/28 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИИзобретение относится к устройствам дифференциальной релейной защиты трансформаторов, и в частности, к полупроводниковым защитам с время-импульсным способом отстройки от переходных токов небаланса и торможением, может быть применено на подстанциях и электростанциях.Известно устройство для дифферен циальной зашиты трансформаторов, в котором отстройка от бросков токов намагничивания осуществляется при помощи промежуточных быстронасыщающихся трансформаторов 11.5Однако указанная защита не обладает достаточной чувствительностью.Известна также полупроводниковая дифференциальная защита трансформатора с время-импульсным способом отст О ройки от переходных токов небаланса и торможением 2).Недостаток известной защиты состоит в том, что она не всегда может бытЬ отстроена от апериодического броска тока намагничивания, трансформированного глубоко насыщенным трансформатором тока.Целью изобретения является повьыение надежности и селективности путем улучшения отстройки от броска тока намагничивания при глубоком насыщении, трансформатора тока.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дифференциальной токовой защиты электроустановки, содержащее основной трансреактор, первичная обмотка которого включена в цепь дифференциального тока, а первая вторичная обмотка соединена с выпрямителем, к выходу которого подключены реле дифференциальной отсечки и реагирующий орган, состоящий из формирователя прямоугольных импульсов, логического элемента НЕ, элемента выдержки времени, элемента запоминания сигнала, второго логического элемента НЕ, а вторая вторичная обмотка через фильтр второй гармоники дифференциального тока и разделительный трансФорматор подсоединена ко второму выпрямителю со сглаживающим Фильтром, выход которого подключен ко входу указанного реагирующего органа, и исполнительный элемент, дополнительно введены второй трансреактор, выпрямитель, транзисторный ключ и зарядный резистор, при этом первичная обмотка дополнительного трансреакторавключена последовательно с первой вторичной обмоткой основного транс- реактора, а вторичная соединена с выпрямителем, выход которого через резистор подключен параллельно переходу база-эмиттер транзисторного ключа, коллектор которого через зарядный резистор соединен с времязадающим конденсатором упомянутого элемента выдержки времени.На чертеже показана принцийиальная схема данного устройства защиты.Устройство содержит основной транс- реактор 1, включенный в цепь дифференциального тока защищаемой электроустановки, выпрямитель 2, реле дифференциальной токовой отсечки 3, реаги рующий орган 4, состоящий из формирователя 5 прямоугольных импульсов, логического элемента НЕ, элемента 7 выдержки времени, усилителя 8 (элемент 7 времени содержит времязадающую цепь 20 из резистора 9 и конденсатора 10), элемента 11 запоминания сигнала на заданное время, второго логического элемента НЕ 12, дополнительный втоРой трансреактор 13 с выпрямителем 14, ограничивающий резистор 15, транзисторный ключ 16 с зарядным резистором 17, Фильтр 18 второй гармоники,промежуточный трансформатор 19 с выпрямителем и сглаживающим фильтром 20 и ограничивающим резистором 21 и исполнительный элемент 22.Устройство работает следующим образом, Пока на входе релейного формирователя 5 прямоугольных импульсов имеется сигнал достаточного уровня, то на выходе этого элемента также существует сигнал, открывающий транзистор элемента НЕ б и конденсатор элемента 7 выдержки .времени разряжен через параллельно подключенный ему от крытый транзистор, при этом на выходе элемента 7 сигнала нет. Когда навходе релейного формирователя 5 наступает пауза в связи с уменьшением сигнала ниже задающего уровня, то на его выходе также исчезает сигнал, транзистор элемента НЕ б закрывается и конденсатор элемента 7 выдержки начинает заряжаться. Если за время паузы упомянутый конденсатор зарядится до заданного уровня напряжения, то на выходе элемента 7 появляется импульс, который по длительности равен разности между паузой и временем заряда конденсатора, Однако такого импульса за период достаточно, чтобы элемент 11 запоминания обеспечил на своем выходе сигнал на протяжении следующего периода и через логический элемент НЕ 12 не допускал сигналана входе исполнительного элемента 22. Если же за время паузы конденсатор не успеет зарядиться до заданного уровня, чтобы выдать импульс на выходе элемента 7, и так будет весь период, то элемент 11 запоминания не обеспечит на своем выходе сигнал на протяжении следующего периода и эле-" мент НЕ 12 даст сигнал на срабатывание исполнительного элемента 22.В отличие от прототипа, когда вторая производная дифференциального тока становится достаточно большой, пропорциональное ей напряжение на вторичной обмотке дополнительного транс- реактора 13 повышается в такой мере, что созданный им ток закрывает тран- зисторный ключ 16, который отсоединяет дополнительный параллельный резистор 17 зарядной цепи конденсатора в органе выдержки времени элемента 7. Вследствие этого при достаточно большой производной дифференциального тока заряд упомянутого конденсатора осуществляется медленней. Если жепроисходит уменьшение второй производной дифференциального тока, то транзисторный ключ 16 открывается и заряд конденсатора протекает быстрее. Таким образом, при токе короткого замыкания в зоне дифференциальной защиты, если апериодическая составляющая достаточно погашена при трансФормации через основной трансреактор 1, то в зоне пауз между полуволнами двухполупериодно выпрямленного синусоидального вторичного тока основного трансреактора будет относительно большая вторая производная дифференциального тока, которая сделает заряд конденсатора медленее, и он, не успев зарядиться до заданного уровня,не обеспечит импульса на входе элемента 11 запоминания, вследствие чего сработает исполнительный элемент 22 реагирующего органа 4. При апериоди- . ческом броске тока намагничивания, даже если из-за глубокого насыщения трансформатора тока появится на входе элемента 5 относительно небольшой пологий импульс противоположной полярности и разорвет, уменьшит паузу, то в зоне двух частей паузы вторые производные дифференциального тока будут малыми и конденсатор, заряжаясь быстрее, успеет обеспечить импульс на входе элемента 11 запоминания, вследствие чего не сработает исполнительный элемент 22 реагирующего органа 4. Когда ток короткого заьккания в зоне действия дифференциальной защиты, имея апериодическую составляющую, сопровождается глубоким насыщением трансформатора тока, то в этих условиях дифференциальный ток становится похожим иа возникающий при апериодическом броске намагничивающего тока, Однако во втором случае максимум меньшего импульса расположен ближе к максимуму большего импульса другой полярности, что позволяет получить паузу большей величины. Из-за упомянутого сходства возникающих импульсов как и в известной дифференциаль- ноЯ защите, возможен отказ действия, 771790Формула изобретения Устройство для дифференциальной токовой защиты электроустановки, содержащее основной трансреактор, первичная обмотка которого включена в цепь дифференциального тока, а пер 40 последствия которого предотвращаются установкой дифференциальной отсечки 3.Таким образом, данная дифференциальная . защита, изменяя скорость заря,да конденсатора в органе выдержки времени в зависимости от второй производной дифференциального тока,обеспечивает улучшение отстройки от броска тока намагничивания при глубоком насыщении трансформатора тока.Могут быть и другие исполнения30 дифференциальной защиты, Так, например, зажимы эмиттер-база транзисторного ключа 16 могут быть еще подключены через резистор 21 и выпрямитель 20 с небольшой емкости сглаживающим конденсатором к промежуточному трансФорматору .19 на выходе фильтра 18 второй гармоники дифференциального тока. Ток через резистор 21 должен действовать на открывание транзистор ного ключа 16 и тем самым ускорять заряд конденсатора в элементе выдержки времени при появлении достаточной второй гармоники. Это позволит создавать дополнительное различие реагиро- р вания защиты в случаях бросков тока намагничивания, содержащих вторую гармонику, и в случае тока короткого замыкания (в зоне дифференциальной защиты) с апериодической составляющей, но без глубокого насыщения трансФорматора тока. вая вторичная обмотка соединена с выпрямителем, к выходу которого подключены реле дифференциальной отсечки иреагирующий орган, состоящий из формирователя прямоугольных импульсов,логического элемента НЕ, элемента выдержки времени, элемента запоминаниясигнала, второго логического элемента НЕ, а вторая вторичная обмотка через ФилЬтр второй гармоники дифференциального тока и разделительный трансформатор подсоединена ко второму выпрямителю со сглаживающим фильтром,выход последнего подключен ко входууказанного реагирующего органа, и исполнительный элемент, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что,- с целью повышения надежности и селективности путемулучшения отстройки от броска токанамагничивания при глубоком насыщении трансформатора тока, дополнительно введены второй трансреактор, выпрямитель, транзисторный ключ и зарядный резистор, при этом первичнаяобмотка дополнительного трансреакторавключена последовательно с первойвторичной обмоткой основного трансреактора, а вторичная соединена с выпрямителем, выход которого через резистор подключен параллельно переходу база-эмиттер транзисторного ключа,коллектор которого через зарядный резистор соединен с времязадающим конденсатором упомянутого элемента выдержки времени.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Федосеев А.М. Релейная защитаэлектрических систем. М., "Энергия",1976, рис. 9-22, 9-23.2. Федосеев А.М. Релейная защитаэлектрических систем, М., "Энергия"1976, рис. 9-26, 9-21.Заказ 671 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул ктная,Тираж ИИПИ Госуд по делам и 5, Москва,83 Подписи рственного комитета СССР обретений и открытий Ж, Раушская наб., д