Устройство для защиты реактора статического тиристорного компенсатора от внутренних повреждений

ОЮЗ СОВЕТСКИХЦИАЛИСТИЧЕСНСПУБЛИК 4 1403 Н 7/2 ЗОБ ПИСАН МУ Всесоюзн(71) Горьковское го государственн тделен о-изыска ательско истем и етьпро(54) УСТРОЙССТАТИЧЕСКОГОТОРА ОТ ВНУТ ил е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ 21) 4151043/24-0722) 14.10.8646) 15,06.88. Бюл. В 22 тельского и научно-исслеинститута энергетическихэлектрических сетей "Энеект" овский и Е.П.Королев ,925 (088.8)ое свидетельство СССР л. Н 02 Н 7/22, 1984. свидетельство СССР л, Н 02 Н 7/22, 1985. ТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ РЕАКТОРА ТИРИСТОРНОГО КОМПЕНСАРЕННИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ(57) Изобретение относится к областиэлектротехники, а именно к релейнойзащите реакторов, применяемых в установках статических тиристорных ком- .пенсаторов реактивной мощности. Цельизобретения - повышение чувствительности. Цель достигается введениемв устройство датчика тока реактора 1,инвертора 11, сумматора 12 и второгоэлемента времени 14 с задержкой .насрабатывание, Устройство осуществляет сравнение мгновенных значений тока в реакторе с интегралом напряжения на нем. Если разность укаэанныхвеличин превысит заданное значениепо крайней мере дважды за период,то устройство отключает реактор.210 30 40 Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствамрелейной защиты реакторов статических тиристорных компенсаторов (СТК)реактивной мощности.,Целью изобретения является повышение чувствительности защиты реактора.На Фиг. 1 изображена схема устройства; на Фиг, 2 - эпюры, поясняющие его работу,Устройство содержит датчик 1 тока в цепи защищаемого реактора 2,.подключенного к нейтрали через тиристорный ключ 3, а к сети 4 - черезвыключатель 5, датчики напряжения(трансФорматоры) высоковольтного 6и низковольтного 7 вводов реактора2, подключенный к их выходам диФФеренциальный усилитель 8, нуль-орган9, интегратор 10 с рабочим и управляющим входами, инвертор 11, .выходомподключенный к первому входу сумматора 12, и цепочку из последовательно соединенных компаратора 13, второго элемента 14 времени с задержкойна срабатывание, элемента 15 временис задержкой на возврат, первого элемента 16 времени с задержкой на срабатывание и исполнительного элемента 17.Датчик 1 тока и датчики 6 и 7 напряжения служат для согласованияуровней первичных и вторичных сигналов, ДиФФеренциальный усилитель 8Формирует напряжение, пропорциональное разности напряжений на вводах реактора. Нуль-орган 9 Формирует выходной сигнал высокого уровня при наличии на входе ненулевого сигнала, ивыходной сигнал низкого уровня принулевом сигнале на входе. Интегратор10 имеет рабочии и управляющий входыи Формирует на выходе напряжениепропорциональное интегралу сигнала.поступающего на. рабочий вход, приналичии на управляющем входе сигналавысокого уровня. При поступлении науправляющий вход интегратора 10 сигнала низкого уровня происходит уста"новление выходного напряжения на 0"Инвертор 1 1 изменяет знак поступающего на его вход сигнала на противоположный. Сумматор 12 производит алгебраическое сложение поступаюпрх наего входы сигналов. Еомпаратор 13выполнен с двухполярным порогом иФормирует на выходе сигнал высокого0 уровня в интервале превышения входным сигналом установленного порога, Второй элемент 1 А времени служит для задержки в появлении сигнала высокого уровня на выходе по отношению к моменту появления сигнала высокого уровня на его входе на время й 1 мс для уменьшения влияния импульсных помех. С помощью элемента 15 времени кратковременный сигнал с блока 14 расширяется на время= 10 мс, т,е, до поступления сигнала срабатывания в следующем полупериоде. Первый элемент 16 времени служит для предотвращения ложных срабатываний при переходных процессах в элементах схемы. Время задержки г. выбирается большим длительности одйночного расширения импульса с блока 15 и составляет 15 мс, Исполнительный орган 17 обеспечивает отключение выключателя 5 в цепи защищаемого реактора. Шунтирующий реактор 2 подключается к сети (при включенном выключателе 5) с помощью тиристорного ключа 3, управляемого от специального управляюще го олокаВ момент открывания одного из тиристоров ключа 3 начинается переходный процесс в активно-индуктивной цепи с реактором 2, В случае исправного реактора доля активной слагающей полного сопротивления по отношению к индуктивной слагающей весьма мала, Так, для реактора 110 кВ типа РОД/110 отношение активного сопротивления к полному составляет 0,0058 и снижается для реакторов на более высокие напряжения. Поэтому в случае исправного реактора активной частью его сопротивления можно пренебречь.При этом напряжение БР и ток 1 Р реактора могут быть представлены в виде П =1.1;,Р аБ Р:Рогде 1, - номинальная индуктивность реактора,Устройство работает следующим образом.Рабочий сигнал, пропорциональныйдействительному току в реакторе, отдатчика 1 тока через инвертор 11поступает на первый вход сумматора 12, 1403214ТОрмозной сигнал, пропорциональный расчетному току в неповрежденномреакторе, формируемый в виде интеграла напряжения на реакторе, с блока10 подается на второй вход сумматора 12. Сигнал, пропорциональный напряжению на реакторе, формируетсяна выходе дифференциального усилителя 8 как разность напряжений от датчиков высоковольтного 6 и низковольтного 7 вводов реактора 2. С выходадифференциального усилителя 8 сигналпоступает на рабочий вход интегратора 10.Сигналы управления интегратором10 вырабатываются нуль-органом 9,вход которого подключен к .датчику 1тока. В интервале протекания токачерез реактор нуль-орган 9 Формируетсигнал высокого уровня, разрешая интегрирование,В момент прекращения тока в реакторе (закрывания тиристорного ключа 3) на выходе нуль-органа 9 устанавливается сигнал низкого уровня ипроисходит сброс выходного напряжения интегратора 10 на "0". Сигналзапрета интегрирования сохраняетсяна управляющем входе блока 10 до момента открывания тиристорного ключа3 в смежном полупериоде. Таким образом предотвращается накопление ошибки в интеграторе.В нормальном режиме рабочий и тормозной сигналы, поступающие на входысумматора 12, равны по амплитуде ипротивоположны по знаку, ввиду чеговыходное напряжение сумматора равнонулю и, следовательно, компаратор13 и устройство в целом остаются внесработанном состоянии,При возникновении повреждения влюбой части обмотки реактора снижается его полное сопротивление и токв цепи реактора возрастает,Если замыкание в обмотке происходит вблизи вводов, то дополнительнопроисходит изменение (уменьшение) угла реактора, ввиду чего ток в цепиреактора сцвигается относительнонапряжения на некоторый угол в сторону опережения. Кроме того, рабочийсигнал, сформированный из тока реактора, возрастает, а тормозной сигнал, сформированный из напряженияреактора, может лишь уменьшаться,,Поэтому сигналы, поступающие на входысумматора, не компенсируются и на 10 15 20 ч 5 00 35 40 45 50 55 его выходе появляется напряжение, пропорциональное разности векторов рабочего и тормозного сигналов. Если это напряжение превышает порог срабатывания компараторов 13, на его выходе в каждом полупериоде появляются сигналы высокого уровня. При длительности этих сигналов, превышающей время задержки Г 1 элемента 14 времени, равное 1 мс, сигнал высокого . уровня проходит на элемент 15 времени с задержкой на возврат, осуществляющий расширение импульса на время10 мс. Расширенный импульс поступает на вход элемента 16 времени с задержкой на срабатывание С= 15 мс.Так как сигналы срабатывания повторяются в каждом полупериоде промьппленной частоты и интервал между ними не превышает 10 мс, то расшчренныс элементом 15 времени импульсы перекрывают паузы между сигналами на его входе, ввиду чего на вход элемента 16 времени поступает непрерывный сигнал высокого уровня.Через время Т, = 15 мс сигнал проходит на исполнительный элемент 17, который воздействует на выключатель 5, производящий отключение реактора 2 от сети.Если, например, в .результате действия одиночного импульса помехи или переходного процесса в элементах схемы произошло кратковременное срабатывание компарагора 13, то срабатывания устройства не произойдет, так как длительность одиночного импульса, расширенного на 10 мс элементом 15 времени, меньше времени задержки15 мс элемента 16.При внешних повреждениях, например при коротких замыканиях в сети, напряжение на реакторе снижается, что приводит к уменьшению сформированного из него тормозного сигнала. Однако одновременно происходит пропорциональное уменьшение тока через реактор и, следовательно, рабочего сигнала, ввиду чего равенство амплитуд и фазовый сдвиг 180 между тормозным и рабочим сигналами сохраняются и срабатывания устройства не происходит.Высокая чувствительность защиты при повреждениях в любой части обмотки обеспечивается тем, что при замыкании небольшого числа витков обмотки изменение параметра реагирова 1403214ния - разности мгновенных значений рабочего и тормозного сигналов, обусловлено, главным образом, фазовым сдвигом между сигналами, а в случае5 замыкания значительного числа витков - различием их амплитудных значений.Использование предлагаемого устройства позволяет повысить чувствительность и селективность защиты реакторов, входящих в состав статических тиристорных компенсаторов.Изобретение обеспечивает выявление повреждения и отключение реактора на начальной стадии развития повреждения, когда разрушению подвергалась только часть обмотки и не затронуты наиболее дорогостоящие части: магнитопровод, фарфоровые опорные изоляторы и бак.Формула и з о б р е т е н и яУстройство для защиты реактора р 5 статического тиристорного компенсатора от внутренних повреждений, содержащее датчики напряжения высоковольтного и низковольтного вводов реактора, выходы которых подключены к входам дифференциального усилителя,нуль-орган, интегратор, компаратори цепочку, состоящую из последовательно соединенных элемента временис задержкой на возврат, первого элемента времени с задержкой на срабатывание и исполнительного элемента,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения чувствительности,в него дополнительно введены датчиктока реактора, содержащий клеммы дляподключения в сеть питания реактора,инвертор, сумматор и второй элементвремени с задержкой на срабатывание,соединенный выходом с входом элемента времени с задержкой на возврат,а входом - с выходом компаратора,вход которого подключен к выходу сумматора, при этом рабочий вход интегратора соединен с выходом дифференциального усилителя, выход - с пер"вым входом сумматора, а управляющийвход - с выходом нуль-органа, входкоторого подключен к выходу датчикатока и к входу инвертора, выход которого соединен с вторым входом сумматора.1403214 оставитель К.Шиланехред Л.Сердюкова орректор М.Максимишинец,актор Е.Копча Тираж б 50 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РаушсПодписноеитета СССР Заказ 2874/48 ткрытии наб., д изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, улрлП оектная1