Устройство для дифференциальной защиты силового трансформатора

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциалистическиеРеспубпик 792462(51)М. Кл,М 02 Н 3/28 Н 02 Н 7/04 Государственный комитет по делам изобретений н открытий(53) УДК 621,316, .925 (088,8) Дата опубликования описания 31. 12.80(72) Автор изобретения Е, П. Королев Горьковское отделение Ордена Октябрьской Революциивсесоюзного государственного проектно-изыскательскогои научно-исследовательского института энергетических системи электрических сетей Энергосетьпроект"(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙЗАШИТЫ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА.) 1Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной дифференциальной защите, н может быть использовано, например, дпя защиты трансформаторов, блоков генератор-трансформатор и генераторов при коротких замыканиях,Известны устройства для дифференциальной защиты трансформатора, содержащее датчики тока, пусковые органы, подключенные к датчикам тока через выпрямители, и органы блокировки от бросков токатонамагничивания 11 2 н 33Общим недостатком этих устройств является необходимость загрублення защиты для отстройки от периодических бросков15 тока намагничивания, которые могут превышать номинальный ток трансформатора. Наличие торможения по второй гармонике тока может вызвать загрубленне зашиты и задержку в срабатывании при переходном процес- се, к.з. в защищаемой зоне, так как в токе могут содержаться четные гармоники.Другич недостатком рассмотренных устройств является необходимость учета 2небаланса, обусловленного наличием регулирования напряжения под нагрузкой (РПН)при выборе установки срабатывания защиты.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройстводпя дифференциальной зашиты силовоготраясформатора 1.4 н 1.53, содержащее датчики тока, пусковые органы.и трехфазныйорган блокировки от небалансов обуслою.ленных бросками тока намагничивания ипогрешностями трансформаторов тока привнешних к.з. в переходном процессе. Вотличие от рассмотренных устройств,орган блокировки в прототипе позволяетблокировать защиту также в случаях, еспн бросок тока намагничивания в однойили двух фазах двухполярный.Недостатком прототипа является необходимость учета РПН при выборе тока,срабатывания защиты, что ограничиваетее чувствительность значениями порядка0,3 от номинального тока трансформатора,ключен своим входом к входу компаратора и осуществляет увеличение длительности единичного входного сигнала на 20 мс для повышения надежности работы защиты при искажении токов от насыщения магнитопроводов трансформаторов тока. Выходы расширителя 12 импульсов и бло кирующего органа 8 подключены к входам логической схемы И 13, к выходу которой подсоединен элемент 14 задержки, осуществляющий задержку в срабатывании ис- полнительного органа 15 для согласования по времени поступления рабочего и блохиРующего сигналов.Кроме того, . выход блокирующего органа 8 соединен с входом ускорения инер ционного органа 9 для обеспечения воэможности правильного действия защиты в случаях перехода внешнего к,з. в защищаемую зону и возникновения повреждения в зоне действия защиты от броска тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение,Устройство работает следующим обра,озом.В нормальном режиме напряжения на выходе датчиков 4,5 и 6 тока, выполнен,ных например, на базе реле РНТ с возможностью выравнивания ампервитков плеч (см,фиг.2), не превышают уровнясрабатывания компаратора 11, сигнал на его выходе, а следовательно и не первом входе логической схемы И 13 равен нулю. В этом режиме сигналы на входах органа 8 двухполярны, что не приводит к его срабетыванюо о принципу действия. Поэтому орган 8 не срабатывает и имеет на выходе сплошной сигнал, равный логической единице, разрешающий прохождение рабочего сигнала от комаратора 11 через расширитель 12 импульсов к логической схеме И 1 Э и запрещающий ускс , рение. При переключении РПН на одну ступень в сторску увеличения или уменьшения коэффициента трансформации силового трансформатора происходит ступенчатый скачок напряжения на выходе датчиков 4,5,6 тока, и следовательно на входах органов 8,9 и втором входе сумматора 10. При этом режим работы органа 8 не изменяется, так как спналы на его входах все двухполярныесимметричные, а напряжение на выходе инерпионного органа 9 начинает увеличиваться, экспоненциальао стремясь к уровню напряжения на его входе, но с обратным знаком, Постоянная времени инерции органа 9 (Т ) 3 7924624Для того, чтобы защита была чувствительна х коротким замыканиям одноговитка обмотки трансформатора чувствительность ее должна быть выше,Целью данного изобретения являетсяповышение чувствительности защитыи обеспечение ее независимости от наличия регулирования напряжения.Эта цель достигается тем, что устройство, содержащее трансформаторы тока . 10всех присоединений, вторичные обмоткикоторых через датчики токов соединеныэ, дифференциальную схему, трехфазный,орган блокировки от переходных токовнебалайсй, подключенный к выходам датчиков така, элемент задержки, к выходукоторого подключен исполнительный элемент, дополнительно снабжено выпрямителем, подключенным к выходам датчиковтока, сумматором, инерционным инвертирующим органом, компаратором, расширителем импульсов и логическим элементомИ, при этом выход выпрямителя соединенс первым входом сумматора непосредственно, а со вторым - через инерционныйинвертирующий орган, вход компаратораподключен к выходу сумматора а выходчерез расширитель импульсов к первомувходу логического элемента И, второйвход которой соединен с выходом упомянутого блокирующего органа и с входомускорения инерционного инвертирующегооргана, а выход логического элемента Иподключен к входу элемента задержки.На фиг,1 изображено данное усройство на фиг.2 - схема включения датчика тока.С обеих сорон защищаемого обьекта1 установлены трансформаторы тока 2 ивторичные обмотки которых через датчи,ки 4,5,6 токов соединены в дифференциальную схему. К выходам датчиков токаподключен выпрямитель 7 и.орган 8 блокировки от всех видов переходного небаданса, например, по Г 4 и 5, 45Выход выпрямителя соединен с входоминерционного инвертирующего органа 9,осуществляющего преобразование прямоугольного перепада напряжения на входев соответствующф эхспоненциальный перф 5 Опад с инверсией знака на выходе. Входи выход инерционного органа соединеныс входами сумматора 10, обеспечивающечго на выходе нулевой небаланс в установившемся режиме органа 9. Выход сумматора соединен с входом компаратора11, на котором устанавливается п 8 рог,соответствующий установке срабатыванияЗащиты. Расширитель 12 импульсов под5 79246 выбирается по крайней йере на один порядок больше времени срабатывания.защиты ( у ).В данном случае," = 0,025 с, значит можно принять Тр(0,25-0,3),с5 Кроме того, 5 Т 1,25-1,5 с должно ать значительно меньше времени отработки одной ступени регулирования переключателем РПН (1 е ).Обычно , 10 с, следовательно условие, я ) 5 Тц 16 соблюдается с большим запасом. Так как вставка срабатывания компаратора 11 отстроена от небаланса одной ступени РПН, то компаратор 11 не сра- м батывает, а через время 4-5 Гц, когда по абсолютному значению напряженна на обоих входах сумматора 10 станут рав-ны между собой, но обратны о знаку, на входе компаратора 11 вновь установите ся нулевой сигнал. При включении защищаемого трансформатора под напряжение или при восстановлении напряжения в сети комплект траноформаторов тока, соответствующий вклю-чаемой обмотке, замеряет ток намагничивания силового трансформатора. Ток протекает через датчики 4,5,6 ,гока и, если он превышает уставку срабатывания защиты, срабатывает компвратор 11 и через расширитель 12 на первый вход схемы 13 И поступает логическая едини. ца.К этому времени на втором входе схемы 13 была логическая единица от орга- И на 8 поэтому запускается элемент 14 с временем задержки 1 = 0,025 с.Так как бросок тока намагничиащия хотя бы в одной из трех фаз однополярен, ,то по принципу действия органа 8 на его О выходе Появляется логический нуль через время ф 02 с. Обязательно должно соблюдаться у ловие: . ,у фВ момент прихода нуля на второй вход схемы И 13 с выхода органа 8 элемент ф 14 сбрасывает набранное время и исполнительный орган 15 не срабатывает,СФаовременно сигнал (логический нуль) с выхода 8 поступает на вход ускорения инерцвжности органа 9, чем обеспечива- ффа ется быстрая компенсация небаланса на входе сумматора 10 (напряжения на обоих входах 10 равны по модулю и противоположны по знаку). При этом осуществляется запоминание цредшествующего режима на инерционном элементе в органе 9 с тем, чтобы после окончания действия сигнала с органа 8 схема органа 9 была при ведена в исходное состояние и готовак действию,Аналогично работает схема защитыпри внешних коротких замыканиях.При к.з. в защищаемой; не ( в томчисле и при замыкайии одного витка обмотки трансформатора) блокирующий орган8 не срабатывает и сохраняет логическуюединицу на выходе, так как сигналы наего входах двухполярны.Перепад напряжений на входах сумматора в течение некоторого времени (боль,ше времени срабатываня защиты) прево.1 шает уставку компаратора 11. Сигнал(логическая единица) с компаратора 11поступает на первый вход схемы 13. Этопри наличии единицы на втором входе,приводит к появлению единичного сигнала:иа выходе элемента 14 задержки и через.5,025 с срабатывает исполнительный орГан 15.Схема защиты отстроена от резкогосброса небаланса с перепадом, превышающим уставку срабатывания компаратора 11.Это обеспечимется тем, что при спаде,разность напряжений на входе, а значити напряжение на выходе сумматора 10имеет знак, противоположный рабочемусигналу и поэтому не возбуждает компаратор 11.При к,з. в защищаемой зоне и насыщении трансформаторов тока компараторможет работать в режиме чередующихсясрабатываний и отпусканий, что моглобы привести к отказу защиты иза периодического сброса элемента 14 задержки,если бы не было расширителя 12, осущест-,вляющего заполнение пауз в сигналах откомпаратора 11 и обеспечивающего нормальную работу зашиты в целом.Устройство позволяет выполнить защиту трансформатора с током срабатыванияоколо 0,1 от номинального тока траноформатора независимо от наличия РПН,и отстроенную от всех видов небаланса.Время действия защиты не более 25 мс.Устройство может быть использованодля защиты генераторов и блоков генера тор-трансформатор,Экономическая целесообразность заключается в том, что исключаются непрау%вильные отключения защищаемых объектови уменьшается время устранения поврежденни при витковых замыканиях, что йовышает срок службы электрооборудова нйя.формула изобретенияУстройство для дифференциальной защиты силового трансформатора, содержа7 7924 щее трансформаторы тока всех присоединений, вторичные обмотки которых через датчики токов соединены в дифференциальную схему, трехфазный орган блокировки от переходных токов небаланса, подключенный к выходам датчиков тока, элемент задержки, к выходу которого подключен: исполнительный элемент, о т л и ч а 1ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и независимости 10 от наличия регулирования напряжения, оно дополнительно снабжено выпрямителем, подключенным к выходам датчиков тока, сумматором, инерционным инвертирующим органом, компаратором, расшири телем импульсов и логическим элементом И, при этом выход выпрямителя соединен с первым входом сумматора непосредственно, а со вторым - через инерционный инвертирующий орган, вход компаратора подкаб-що чен к выходу сумматора, а выход через расширитель импульсов к первому входу логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом упомянутого 62 8блокирующего органа и с входом ускорения инерционного инвертирующего органа,а выход логичесхого элемента И подключен к входу элемента задержки,Источники информации,принятые во внимание пи экспертизе1, Авторское свидетельство СССРХо 393793, кл, Н 02 Н 3/28,Н 02 Н 7/04 ф 1973.2. Роте К. и др, Реле для защитыгенераторов, трансформаторов и шин вэнергосистемах ГДР. "Известия ВУЗовСССР - электромеханика", 1974, Ио 9,с. 1048-1051,3. Ймитриенко А, М. дифференциальная защита трансформаторов и автотрансформаторов."Электричество," 1975, Мо 2с, 1-9,4. Авторское свидетелсьтво СССРМо 542289, кл, Н 02 Н 3/28,Н 02 Н 7/04, 1977,5. Авторское свидетельство СССРпо заявке Мо 2649943/24 07,кд, Н 02 Н 3/28, 1979,792462 Ф Составитель В, Зимаковедактор Т. Морозова Техред,Ж.Кастелевич Коррек Баб ине ПодписиССР л Проектная 4 Филиал ППП Патент аказ 9594/59Тираж ВНИИ ПИ Государственн по делам изобретений113035, Москва, Ж 35, 783го комитета Си открытийРаущская наб.,