Способ защиты измерительного трансформатора напряжения от перегрузки

(19) (11) 51)5 Н 02 Н 7/04 Е БР ЯЬНОНИЯ ОТ подачи аемый м прощи щаеанной переметрии вышаественного пониили, наобо от, поеда регр СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ И.ГКНТ СССР САНИЕ ИЗ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Читинский политехнический институ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1236574, кл, Н 02 Н 7/04, 1986.Авторское свидетельство СССРМ 1043781, кл. Н 02 Н 7/04, 1983,Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите измерительных трансформаторов напряжения от перегрузки в сетях с изолированной нейтралью при нормальных рабочих режимах, а также при замыкании на землю,Известны способы защиты измерительных трансформаторов напряжения (ИТН), основанные на фиксировании тока перегрузки или последовательно с первичной обмоткой активного сопротивления, или созданием параллельного пути тока через трансформатор собственных нужд.Основным недостатком этих способов является очень малая эффективность в повышении ресурса работы трансформаторов напряжения, Это связано с тем, что во всех способах не учитываются параметры изоляции электрической сети относительно земли в совокупности с полным сопротивлением трансформатора напряжения, а защиты не работают при нормальном режиме электрической сети при наличии незначительной несимметрии фазных напряжений. При определенных параметрах изоляции данные(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ИЗМЕРИТЕГО ТРАНСФОРМАТОРА НАПРЯЖЕПЕРЕГРУЗКИ(57) Сущность изобретения: путемпониженного напряжения на защищтрансформатор при превышении токмышленной частоты в нейтрали замого трансформатора второй зауставки обеспечивается снижениегрузки трансформатора при несимпитающего напряжения в сети, что иет ресурс его работы, 4 ил. способы или н ют сущжения тока пе узки, Р вышают его,Наиболее близким к предлагаемому является способ защиты ИНТ от перегрузки, в котором измеряют ток перегрузки по уровню высших гармоник в напряжении нулевой последовательности при дуговом замыкании на землю или феррорезонансных процессах и сравнивают с допустимой величиной, В случае превышения вводится автоматически активное сопротивление в нейтраль трансформатора напряжения. Основнои.недостаток известного способа защиты от перегрузки заключается в том, что в нормальном рабочем режиме электрической сети, т,е. когда дуговых замыканий фазы на землю и высших гармоник практически нет, а имеется незначительная несимметрия фазных напряжений, то активное сопротивление не включается в нейтраль трансформатора, что приводит при определенных параметрах изоляции относительно земли к перегрузке трансформатора, сни 17341621 н Он жая тем самым его ресурс работы и точность измерений,Целью изобретения является повышение ресурса работы трансформатора путем снижения перегрузок при несимметрии питающего напряжения в сети. Цель достигается тем, что в известном способе защиты измерительного трансформатора напряжения от перегрузки, основанном на измерении контролируемой величины и сравнении ее с первой заданной уставкой, при превышении которой включают активное сопротивление в нейтраль защищаемого трансформатора, в качестве контролируемой величины используют ток промышленной частоты в нейтрали защищаемого трансформатора, при этом, если после указанного включения активного сопротивления контролируемый ток превышает вторую заданную уставку, на защищаемый трансформатор подают пониженное напряжение.На фиг.1 приведена схема замещения электрической сети с изолированной нейтралью и защищаемого измерительного трансформатора; на фиг.2 - схема устройства, реализующего данный способ защиты; на фиг.3 - зависимости токаиз от активного и емкостного сопротивлений изоляции электрической сети относительно земли; на фиг.4 - временная диаграмма работы устройства, где Ви - активное сопротивление в нейтрали трансформатора напряжения; О - величина подводимого к трансформатору напРЯжениЯ; 1 ср.1, 1 ор.2 - токи сРабатываниЯ первого и второго пороговых элементов соответственно,Предлагаемый способ основан на условии передачи мощности от источника энергии к приемнику, Трансформатор напряжения при этом рассматривается как приемник. Рассмотрим схему замещения электрической сети с параметрами изоляции относительно земли и, трансформатором напряжения (фиг.1). На фиг,1 приняты следующие условные обозначения: О - фазное напряжение сети; хс,из, гиз емкостное и активное сопротивление изоляции фазы сети относительно земли; Втр, хтр - активное и индуктивное сопротивления фазы трансформатора напряжения, Схему замещения изоляции электрической сети можно преобразовать из параллельной в последовательную, Тогда ток, протекающий через трансформатор, учитывающий параметры изоляции сети относительно земли, определяют; 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1 из =у иэ + 1 )2 + ( + Ь иэ ) 2 где Ои - номинальное линейное напряжение, подводимое к трансформатору напряжения;уиз, Ьиэ, уиз- измеренные активная, емкостная и полная проводимости изоляции фазы сети относительно земли;н - коэффициент, учитывающий повышение фазного напряжения выше номинального в результате несимметрии фазных напряжений,Кроме того, через трансформатор протекает постоянная составляющая тока 1 пр, вызванная потреблением мощности, подключенными к трансформатору напряжения приборами Таким образом, протекающий через трансформатор ток состоит из двух составляющих; переменной 1 иэ, зависящей от величины активного и емкостного сопротивлений изоляции и их соотношения, и постоянной 1 пр,тр = из+ 1 пр.Ток 1 тр через трансформатор определяется из условия 1 тр1 доп, где 1 доп - допустимая величина тока для определенного класса точности. Если измерять величины 1 иэ, то можно контролировать и ток перегрузки трансформатора. Для того, чтобы трансформатор напряжения не вносил погрешность при измерениях выше требуемой, а ресурс работы оставался в пределах заданного, ему задают заводом-изготовителем допустимую мощность для определенного класса точности, т.е. допустимую величину тока 1 доп, из условия симметричности фазных напряжений, Так, например, для трансформатора типа НТМИв первом классе точности Я доп,1 = 150 ВА ( доп.1 =14,4 мА, а в классе точности 0,5 - 75 ВА ( доп.о 5 - 7,2 мА), При незначительной не- симметрии фазных напряжений величина тока 1 иэ определяется параметрами изоляции фаз относительно земли гиэ и Сиэ, Таким образом, при ограничении тока перегрузки необходимо учитывать параметры изоляции электрической сети относительно земли.Предлагаемый способ позволяет повысить ресурс работы трансформатора напряжения, а также снизить погрешность измерений в нормальном режиме работы электрической сети. Для повышения ресурса работы и снижения погрешности необходимо снизить ток трансформатора путем снижения тока 1 из При определенном соотношении параметров изоляции уменьшение тока из при введении активного сопротивления последовательно с трансформатором может не произойти, Например, при Сиз= 0,25 мкф; Риз =5000 Ом и допустимом токедля первого класса точности доп.1 = 14,4 мА 5ток из равен 14,55 мА, а при включениипоследовательно с трансформатором активного сопротивления в 5000 Ом ток Из увеличивается и становится равным 15,13 мА(приэтом увеличивается погрешность измерений, снижается ресурс работы трансформатора, который переходит в третий классточности). В этом случае необходимо выбрать другой путь снижения тока - введениеиндуктивного сопротивления в нейтраль 15трансформатора или подача пониженногонапряжения, которое снимается с делителянапряжения, а величина пониженного напряжения выбирается так, чтобы ток черезтрансформатор был близок к току срабатывания второго порогового элемента (см,фиг,4).Устройство (фиг.2) для защиты трансформатора 1 напряжения содержит резистор 2 в цепи нейтрали первичной обмотки, 25включенной последовательно с первым пороговым элементом 3, выполненным в видетокового реле, которое имеет размыкающийконтакт 4; выпрямительный мост 5, второйпороговый элемент 6, выполненный в виде 30реле напряжения, которое имеет замыкающий контакт 7, индуктивный делитель 8 напряжения с отпайками от фазных обмоток ивысоковольтныЙ контакт, сОстОящий из контакторной катушки 9, замыкающих 10, 12 и 35размыкающих 11 контактов,При этом параллельно резистору 2включены размыкающий 4 контакт и выпрямительный мост 5, к выходу которого присоединен второй пороговый элемент 6, а 40делитель 8 напряжения присоединен междуфазами сети и землей через замыкающийконтакт 10 высоковольтного контактора:первичная обмотка трансформатора 1 напряжения присоединяется через размыкающие 11 контакты к фазам сети и череззамыкающие 12 контакты высоковольтногоконтактора к отпайкам от обмоток делителя8 напряжения, а контакторная катушка 9подключена к источнику питания через замыкающие контакты 7 второго пороговогоэлемента 6.Первый пороговый элемент 3 предназначен для включения резистора 2 в нейтраль трансформатора, а второй элемент 6 - 55для включения трансформатора 1 напряжения через делитель 8 напряжения с помощью высоковольтного контактора, при этом ток срабатывания первого порогового элемента меньше, чем второго.Емкостное и активное сопротивление изоляции отдельных фаз электрической сети относительно земли обозначены на фиг.2 как хауз и газ соответственно.Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.Для того, чтобы проконтролировать ток перегрузки в трансформаторе Тр = (из+ пр) достаточно измерить ток из, так как ток пр является постоянной величиной и определяется постоянно подключенными измерительными приборами. Ток из измеряется с помощью первого 3 и второго 6 пороговых элементов, При известных величинах Сиз, ги (см. зависимости 1 и 2 на фиг,З) ток иэ не превышает допустимого для определенного класса точности и контакты 4 первого ророгового элемента 3 шунтируют резистор 2. В этом случае контакт 7 второго порогового элемента 6 разомкнут, а контакты 10 и 12 высоковольтного контактора разомкнуты, а контакты 11 замкнуты.Таким образом, полное номинальное напряжение сети Он подается на трансформатор 1 через контакты 11, При уменьшении величины Риз (см. фиг.З, зависимость 1 и 2) через пороговый элемент 3 ток повышается. Это приводит к срабатыванию первого порогового элемента 3 (см. фиг.4, время 11), который размыкает свои контакты 4 и включает в нейтраль трансформатора 1 активное сопоотивление, тем самым снижая ток ,р до ВЕЛИЧИНЫ ср,1 Сдопср,2 (СМ, фИГ,4).Если тр увеличивается при включении активного сопротивления (см, фиг,З, зависимость 3) и превышает ток срабатывания второго порогового элемента 6, то он срабатывает (см. фиг.4, время 12) и своими замыкающими контактами 7 замыкает цепь питания контакторной катушки 9, которая производит переключение контактов 10 - 12 высоковольтного контактора, и на трансформатор 1 напряжения подается пониженное напряжение (см, фиг.4, время 1 з), которое выбирается из наиболее тяжелых условий эксплуатации трансформатора напряжения при известных параметрах изоляции относительно земли для рассматриваемого района эксплуатации электрических сетей с соблюдением усло- ВИЯср.2доп,1Таким образом, с помощью предлагаемого способа можно выбрать более оптимальный путь снижения тока перегрузки трансформатора напряжения с учетом параметров сопротивления изоляции электрической сети относительно земли.Использование предлагаемого способа защиты трансформатора от перегрузки по сравнению с существующими способами позволяет повысить ресурс его работы и снизить погрешность измерений,Формула изобретения Способ защиты измерительного трансформатора напряжения от перегрузки, основанный на измерении контролируемой величины тока и сравнении ее с первой заданной уставкой, при превышении которой включают активное сопротивление в нейтраль защищаемого трансформатора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения ресурса работы трансформатора путем снижения перегрузок при несимметрии питаю щего напряжения в сети, в качествеконтролируемой величины используют ток промышленной частоты в нейтрали защищаемого трансформатора, при этом, если после упомянутого включения активного со противления контролируемый ток превышает вторую заданную уста вку, на защищаемый трансформатор подают пониженное напряжение,10 1734162 3 5 4 4 0 актор С,Лисин орректор Н,Ревская каз 1674 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 изводст Состав Техред ель В,Онучин