Устройство для дифференциальной защиты регулировочного трансформатора

(23)ПрноритетОпубликовано 30.05.80. Бюллетень Рй 20Дата опубликования описания 02,06.80 по делам изооретений и открытий(53) Уд К 621,316. ,925.2(088,8.) Горьковское отделение Всесоюзного государственнизыскательского и научно-исследовательского институф Энергосетьцроект" проектнота(5 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФБРЕНЦИАЛЬНОИ ЗАШИТЫ РЕГУЛИРОВОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА 1Изобретение относится к технике ре- . лейной защиты энергосистем, а именно к релейной защите регулировочных трансформаторов, предназначенных для продольного и поперечного регулирования напряжения под нагрузкой.Известно применение для защиты регулировочных трансформаторов дифференциал ной нулевой последовательности с торможением защиты. Защита содержит диффере циальный токовый и дифференциально-фаэный органы, выходы которых включены через логический элемент И на исполнительный орган. По входам, дифференциальные органы включены на измерительные т 1 заноформаторы тока (ТТ), установленные иа фазных выводах первичной обмотки регулировочного трансформатора и соединенные в звезду, и йа два комплекта ТТ, установленные на обоих выводах вторичной обмотки этого трансформатора к предызбирателю регулятора напряжения, причем вторичные обмотки этих ТТ соединены согласно- параллельно и в "звезду. Недостатком этой защиты является еепониженная чувствительность при несимметричных коротких замыканиях (к,з.) со вторичной обмотки на бак. Для устранения этого недостатка защита должна быть включена на ТТ, установленные со стороны фазных выводов вторичной обмотки регулиь- ровочного трансформатора. Однако в этомслучае невозможно применить без дополн- нительных мероприятий дифференциальную10Гзащиту, т.к, предыэбиратель регулятора ти меняет полярность включения вторичной обмопси трансформатора и нарушает принцип дифференциальной сборки вторичных обмоток ТТ.15Целью изобретения является повышениечувствительности дифферейциальной защи ты регулировочного трансформатора, Поставленная цель достигается тем, что в, устройство для дифференциальной защитырегулировочного трансформатора, содержащее установленные по. концам защищаемого объекта два комплекта измерительныхтрансформаторов тока, вторичные обмочг О П И С А Н И Е ,738039ИЗОВРЕТЕ Н ИЯ3 73 ки которых соединены в звезду", дифференциальный токовый и дифференциальнофазный органы, первые объединенные входы которых включены в нейтраль звезды измерительных трансформаторов тока, уотановленных на фазных выводах первичной обмотки регулировочного трансформатора, а третий входдифференциального токового органа подключен к фазным вы.водам измерительных трансформаторов тока, уста-. новленных на вводах вторичной обмотки регулировочного трансформатора, причем выходы дифференциальных органов включены через логический элемент И на исполнительный орган, дополнительно введеныч преобразователь ток-напряжение, элементы времени, памяти, переключающие органы и дифференциально-фазный орган, при этом вход преобразователя ток-напряжение включен в нейтраль звезды упомянутых измерительных трансформаторов тока вторичной: обмотки регулировочного трансформатора, два входа дополнительного дифференциально-фазного органа подключены к выводам одной фазы измерительных трансформаторов тока обеих обмоток регулировочного трансформатора, а два выхода этого органа через. элементы времени и памяти подключены к переключающим оргаЙам, замыкающие контакты которых первыми выводами подключены кразнополярным выводам выхода преобразователя ток-на- пряжение, а ко вторым объединеннымвыводам контактов и средней. точке выхода этого преобразователя подключены . вторые объединенные входы дифференциального токового и дифференциально-фазного орга. 8039иметь повышенные погрешности кроме того, внешнее междуфазное к,з. можег произойти, когда регуляторы напряжения поднагрузкой (РПН) отдельных фа.; рассогласованы. Отмеченное является причиной протекания в нейтралях "звезд" ТТ токовнебаланса, первые гармоники которых имеют произвольную ориентацию. Дифферейциальные органы и устройство в целом мо гут ложно сработать в этом режиме. Дляпредотвращения ложной работы устройствадифференциальный токовый орган имеет тормозной блок, подключенный к фазным вь- водам ТТ 5, установленных на вводах вто ричной обмотки регулировочного трансформатора. В качестве алгоритма формирования тормозного сигнала может быть принята сумма модулей токов фаз за вычетом модуля утроенного тока нулевой по следовательности.Дифференциально-фазный орган 8 выполняется двухполупериодным для повышениябыстродействии и сравнивает направлениятоков нулевой последовательности ТТ 5 25 и 6,В дифференциально-фазном органе входные токи преобразуются в последователь"ность прямоугольных импульсов с ширинойТ, . Особенностью дифференциально-фазного 30 органа в предлагаемом устройстве защитыявляется то, что этот орган имеет разныеалгоритмы формирования длительности им.пульсов по входамПля первого входа, подключенного к ТТ 6 первичной обмотки, ал горитм формирования Ти определяется соотношениями;"РИ "сигн ( у а для второго входаподключенного к ТТ5 вторичной обмотки, алгоритм формирования Тропределяется соотношениями пРи сигну Йов.3Сущность изобретения поясняется чертежом, Устройство содержит основной трансформатор 1, регулировочный трансформатор 2, избиратель 3 регулятора напряжения, предызбиратель 4 регулятора напря-. жения, трансформаторы тока 5, 6, дифференциальный токовый орган 7, дифферен циально-фазный орган 8, дополнительный дифференциально-фазный орган, включенный на фазные токи 9, элементы времени 10, 11, элементы памяти 12, 13, переключающие органы 14, 15 преобразователь ток напряжение 16, логический элемент И 17, .где исполнительный орган 18.Дифференциальный токовый орган 7 имеет торможение в режиме включения трано-, форматора на холостой ход, например, вто рой гармоникой дифференциального тока и торможение при внешних междуфазных к.з. При внешних междуфазных кз. ТТ могут Ти сигн при сигн1.у длительность сигнала на заданном уровне; мгновенное значение тока сигнала дифференциально-фазного органа; заданный уровень формирования импульсов диффереипиално-фазного органа,7380 Включение дифференциальных органовна токи нулевой последовательности позволяет существенно уменьшить составляющуютока небаланса, обусловленную действиемРПН. Действие РПН вызывает две составпяюшие небаланса в дифференциальной защите. Первая из них вызвана возможностьюрассогласования положений РПН фаз. Имевшиеся в настоящее время комплексные сиотемы автоматического регулирования коэффициента трансформации обеспечивают блокировку при неисправности элементов тракта регулирования и электроприводов РПН,при этом рассогласование не может превысить одну ступень регулирования, а вызванный рассогласованием ток небалансаие превысит величины 1/Й тока нагрузки,где М - число ступеней регулировании.Вторая составляющая обусловлена тем,что в момент перехода избирателя РПН содного ответвления на другое замыкаетсана активное сопротивление часть вторичной обмотки регупировочного трансформа-.тора, расположенная между этими ответвлениями, нри этом ток в замкнутых вит 25ках примерно равен номинальному. Это .означает, что со стороны источников питания, т,е. в обмотках регупировочного трансформатора возникают токи, сумма которыхориентировочно составляет 1/Й номинапь 30ного тока первичной обмотки и зависит отположения избирателя РПН. В цикле работы переключателя возможность рассинхронизации моментов переключения весьма велика, поскольку длительность процесса переходаизбирателя РПН из одной позиции:в другую составляет 20-40 мс,При напожении рассогласования РПНфаз и рассинхронизации моментов переклю 40чения избиратели РПН небапанс дифференциальных органов, включенных на токи нулевой последоватепьности, может достигнуть величины 2/М номинального тока пер.вичной обмотки регулировочного трансфор 45матора, если нагрузка равна номинапьной,В режиме нагрузки полная погрешностьТТ невелика и не превышает 3%,Дифференциальнс.фазный орган 9 предназначен для выявления взаимного направ 50пения токов на вводах обмоток регулировочного трансформатора в режиме нагрузки. По направлению токов в обмотках вэтом режиме можно судить о положениипредызбирателя РПН и о полярности вкпю,55чения вторичной обмотки. Дифференциально-фазный орган 9 имеет два выхода. Сигнал на одном выходе появпается при одинаковом направлении токов по отношению 39 бк вводам обмоток регулировочного трансформатора, а сигнал на другом выходепри разных направлениях токов. Посколькуконтроль направления токов осуществпяетса в режиме нагрузки, дифференциальнофмный орган 9 выполнен однофазным ивключен на токи одной фазы. В дифференциально-фазном органе 9 входные токипреобразуются в последовательность прямоугольных импульсов с шириной Ти, Сравнение сйгнапов осуществпается в двух компараторах, причем в один из них входнойсигнал, например, от ТТ 5 подается спрямой полярностью, а в другой компаратор - с обратной полярностью, Алгоритмыформированиа дпитепьности импульсов повходам дифференциально-фазного органа 9такие же, как и по входам с тем же номером дифференциально-фазного органа 8;Сигналы на выходе дифференциапьнофазного органа 9 управпяют полярностьюподключении вторых входов органов 7 и8 к ТТ 5. Это позвопяет согласовать полярность включения вторичной обмотки регулировочного трансформатора с полярнос.тью включения органов 7 и 8. Указанноеуправление полярностью включения дифференциальных органов осуществляется переключающими органами 14 и 15, имеющимизамыкающие контакты,Преобразователь ток-напряжение 1 6,выполненный, например, как промежуточный ТТ с резистивной нагрузкой на вторичной обмотке предназначен дпя облегчения режима работы контактовпереключающих органов 14 и 15, Вход преобразоватепя включен в нейтраль сборки вторичныхобмоток ТТ 5, а выход имеет три точки:среднюю и две крайние, сигналы в которыхв любой момент времени равны по вели-.чине и имеют противоположную полярностьотносительно средней точки. Вторые входыорганов 7 и 8 подключены к средней точке и к одной из крайних точек в зависимости от состояния переключающих органов,т.е. в конечном счете в зависимости от того, на каком из выходов дифференциальнофазного органа 9 имеется сигнал.Элементы времени. и памяти предназначены дпя предотвращения изменении полярности включения органов 7 и 8 в моментвнутреннего к.з. в регупировочном трансформаторе, что, в свою очередь, предотвращает отказ защиты,При броске тока намагничивания в режиме включения трансформатора на холостой ход ипи в режиме восстановления напряжения при отключении близкого к.з, пожная работа защиты предотвращается тор. можением дифференциального токового органа, причем в качестве тормозного ситнала может быть принята вторая гармоника дифференциального тока.При внешних междуфазных к,э. ложнаяработа защиты предотвращается торможением дифферэнциального токового органа,Отстроенность защиты в режиме внешнего однофазного к.з. обеспечивается тем,что дифференциально-фаэный орган 8,имеющий заданый угол блокировки, например 600, не срабатывает.Специфическое требование предывляетк дифференциальной защите регулировочныхтрансформаторов режим, характерный тем,что предызбиратель и избиратель РПН занимают одно и тоже положение, Если вэтом режиме по обмбжам основного трансформатора протекает ток и отсутствуетвнутреннее повреждение в регулировочном:трансформаторе, током обтекаются толькоТТ вторичной обмотки регулировочноготрансформатора, причем при внешних к.э.на землю весь ток нулевой последователь мости трансформируется в дифференциаль,. ную цепь защиты, Дифференциальная защи. та в этом режиме не должна срабатывать.Если коэффициент торможения дифференци;- ального токового органа выбирать в рассмотренном выше режиме, характеризующемся протеканием тока только в одномплече, то при внутренних повреждениях защита будет отказывать. Несрабатываниепредлагаемого устройства защиты при указанном положении нредызбйрателя и избирателя.РПН и внешнем к.э. на землю обеспечивается дифференциально-фазным органом 8. Действительно, в этом режиме навход схемы сравнения со сторонй первичной обмотки регулировочного трансформатора пэдается непрерывный сигнал, и дифференциально-фазный орган 8 не сраба 1 ывает.В режиме, когда предыэбиратель и избиратель РПН занимают одно и то же положение, на выходах дифференциально-фаз.ного органа 9 сигналы отсутствуют пото му, что на компараторы со стороны ТТ 6подается непрерывный сигнал. Указанноесостояние дифференциально-фазного органа 9 необходимо для того, чтобы цредоч- "."вратить одновременное замыкание контактов переключающих органов 14 и 15, которое может привести к повреждению пре образователя токнапряжение или к повреждению контактов при всоникновении кз.на землю в этом режиме, 0 15 Формула изобретения 35Устройство для дифференциальной защиты регулировочного трансформатора, содержащее установленные по концам защищаемого обьекта два комплекта измерительных трансформаторов тока, вторичные обмоткикоторых соединены в звезду, дифференциальный токовый и дифференциально-фазный органы, первые объединенные,входы которых включены в нейтраль звезды изме рительных чансформатщюв таджа, устаноиленных на фазных выводах первичной обмотки регулировочного трансформатора, а третий мод дифференциального токового органа подключен к фазным выводам изме рительных трансформаторов тока, установленных на вводах вторичной обмотки регулировочного трансформатора, выходы диф 55 20 ЗО При витковых к.з, в обмотках регулировочного трансформатора, а также при однофазных и двухфазных к,з, на землю в защищаемой зоне органы 8 и 7 срабатывают и защита действует на отключение.Дпя предотвращения торможения дифференциального токового органа 7 при виъковых к.з. токами нагрузки характеристика процентного торможения имеет независимый участок.Если витковое к.э, происходит, когда избиратель РПН занимает то же йоложение, что и предызбиратель, ток протекает только по ТТ первичной обмотки регулировочного трансформатора, В этом режиме на вход схемы сравнения дифференциально-фазного органа 8 со стороны вторичной обмотки регулировочного трансформатора импульсы. отсутствуют, а со стороны первичной обмотки на вход схемы сравнения подается сигнал,. имеющий скважность, и это обеспечивает срабатывание дифференциально-фазного органа 8 и зашиты в целом.Таким образом, использование предлагаемого устройства повышает чувствительность защиты регулировочных трансформаторов: это позволяет производить аварийное отключение в начальной стадии повреждения и сократить расходы на ремонт чрансформаторов. ференциальных органов включены через логический элемент И на исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, оно дополнительно снабжено преобразователем ток-напряжение, элементами времени, ца9 738039 1 Омяти, переключающими органами и диффе- гана через элементы времени и памяти ренциально-фазным органом, при этом извод подключены к.переключающим органам, за преобразователя ток напряжение включен мыкающие контакты которых первыми выв нейтраль звезды упомянутых измеря водами подключены к разнополярным вытельных трансформаторов тока вторичной водам выхода преобразователя,ток-напряобможирегулировочного трансформатора, жение, а ко вторым объединенным выводам два входа дополнительного дифференпиаль контактов н средней точке выхода этого но-фаэного органа подключены к выводаМ преобразователя подключены вторые объе одной фазы измерительных трансформато- динейные входы дифференпивльного торов тока обеих обмоток регулировочного 1 о еового и дифференпиально-фазного орга трансформатора, а два выхода этого ор- Нов. Составитель Л, КорнееваТехред О. Легеза Корректор Е. Пап вятов ор Заказ 2676/32 Тираж 7 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж 35, Раушдписн комитета открыйй сная наб. пйл П атентф, г. Ужгород, ул,тная, 4