Устройство для дифференциальной защиты силового трансформатора

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическиереспубпни(51)М. Кл.Н 02 Н У/04 Н 02 Н 3/28 3 Ъаударетаеллый комитет СССР ло делам изобретений к атерыткй(72) Авторыизобретения А.С.Засыпкин и В.А.Аллилуев Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институт им. Серго Орджоникидзе(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА Изобретение относится к релейной защите электрических систем и может быть использовано для дифференциальной защиты силовых трансформаторов и автотрансформаторов.Известно устройство дифференциальной защиты трансформаторов (Л), в котором для отстройки от броска намагничивающего тока использован время-импульсный способ отстройки с торможением от 2-й гармоники дифФеренциального тока 1.Недостатком данного устройства является его сложность и относительно большое время срабатывания (более 0,03 с).Наиболее близким к предлагаемому является устройство для дифференциальной защиты трансформатора (Л - 2), содержащее промежуточные трансформаторы тока и реагирующий орган с присоединенным к нему полупроводниковым устройством, состоящим из детектора формы тока (схема расщепле-зния, выпрямительный мост сглаживающий фильтр, схема сравнения, расширитель импульсов) и полупроводникового ключаГ 27,5Однако это устройство по принципудействия не может иметь время срабатывания, меньше одного периодапромышленной частоты, т.е. 20 мс,так как индентификация броска намагничивающего тока детектором формытока происходит в конце первого периода после появления паузы в производной тока. Требуемая задержкаобеспечивается временем срабатыванияреагирующего органа, превышающим20 мс,Цель изобретения - повышение быстродействия устройства до нескольких мс.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для дифференциальной защиты силового трансформатора, содержащее два промежуточныхтрансформатора тока, первичные об 907668 4мотки которых предназначены дляподключения к соединенным по дифференциальной схеме вторичным обмоткамтрансформаторов тока силового трансформатора, а вторичная обмотка второго промежуточного трансформаторатока подключена к детектору формытока, соединенные пос.педовательнополупроводниковый ключ и реагирующийорган, дополнительно введены промежу точный трансформатор напряжения,два преобразовательных блока, пороговый орган, дифференцирующий блок,элементы Запрет и ИЛИ, расширительимпульсов, причем вторичная обмоткапервого промежуточного трансформатора тока подключена через первыйпреобразовательный блок к пороговомуоргану, выход которого подключен кпервому входу полупроводникового2 Оключа, первичная обмотка промежуточного трансформатора напряжения предназначена для подключения к измерителю напряжения, установленного настороне силового трансформатора,вторичная обмотка промежуточноготрансформатора напряжения через второй преобразовательный блок и диффе ренцирующий блок подключена к прямому входу элемента Запрет, инверсныйвход которого соединен с выходомпервого преобразовательного блока,выход элемента Запрет через расширитель импульсов подключен к одномуиз входов элемента ИЛИ, к другомувходу которого подключен выход де- Зфтектора формы тока, а выход элементаИЛИ подключен к второму входу полупроводникового ключа,На фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства для дифференциальной-40защиты трансформатора, на фиг. 2 -временные диаграммы работы устройства, на которых показаны напряженияна выходе соответствующего блока,напряжение на трансформаторе (Цт)и дифференциальный ток устройства(1 диф): а) при броске намагничивающего тока; б) при внутреннем короткомзамыкании. Устройство содержит первый промежуточный трансформатор 1 тока, выход которого через первый преобразовательный блок 2, пороговый орган 3 и полупроводниковый ключ ч подключен И к быстродействующему реагирующему органу 5 с временем срабатывания 1-2 мс, К управляющему входу полупроводниково о ключа ч подключен элемент ИЛИ 6, к первому входу которогоподключен через детектор 7 формы токавторой промежуточный трансформатор8 тока, а ко второму входу - промежуточный трансформатор 9 напряжениячерез последовательно соединенныевторой преобразовательный блок 10,дифференцирующий блок 11, элементЗапрет 12 и расширитель импульсов 13.Кроме того, выход преобразовательногоблока 2 подключен к инверсному входуэлемента Запрет. Входы промежуточных трансформаторов 1 и 8 тока включены в дифференциальную цепь защиты,вход промежуточного трансформатора9 напряжения подключен к устройствуизмерения напряжения на трансформаторе.Первый преобразовательный блок 2служит для преобразования переменного тока на выходе промежуточноготрансформатора тока в выпрямленноенапряжение, коррекции и фильтрацииего в нормальных и аварийных режимах.В состав преобразовательного блока2 входят двухполупериодный выпрямитель и корректирующий фильтр с нагрузкой,Второй п реобразовательный блок10 служит для преобразования переменного напряжения на выходе промежуточного трансформатора напряжения ввыпрямленное напряжение и фильтрациисглаживания) сигнала в нормальныхи аварийных режимах. В состав преобразовательного блока 10 входятдвухполупериодный выпрямитель и сглаживающий фильтр.Дифференцирующий блок 11 служитдля формирования сигнала, пропорционального положительной производнойвходного напряжения. В состав дифференцирующего звена 11 могут входить,в частности дифференцирующая К-С цепочка и диод. В установившихся режимах и при снижении напряжения на защищаемом трансформаторе выходное напряжение звена 11 равно нулю, приувеличении напряжения - на выходезвена 11 возникает импульс напряжения,Идентификация броска намагничивающего тока осуществляется в предлагаемом устройстве по выявлениюинтервала времени, превышающего3 мс, между моментом подачи напряжения на трансформэтбр и моментом появления тока. В течение этого интер07668 10 15 го 25 30 35 45 50 55 5 9вала времени происходит насыщениетрансформатора, и ток намагничиванияблизок к нулю. В дальнейшем трансформатор насыщается и возникает бросокнамагничивающего тока, При внутреннем коротком замыкании в трансформаторе ток появляется одновременно сподачей напряжения, По этому признаку можно в течение нескольких мспосле подачи напряжения на трансформатор осуществить идентификацию броска намагничивающего тока и токавнутреннего короткого замыкания итаким образом повысить быстродействие устройства до нескольких мс.При включении трансформатора нахолостой ход сигнал от промежуточного трансформатора 9 напряжения через второй преобразовательный блок10 и дифференцирующий блок 11 поступает на прямой вход элемента Запрет12 (Ц ). Сигнал от первого промежуИточного трансформатора 1 тока приброске намагничивающего тока поступит через первый преобразовательныйблок 2 на инверсный вход элементаЗапрет 12 И 2) только через 3-5 мс.Это время определяет длительностьимпульса напряжения на выходе элемента 12 Я ), Расширитель 13 импульса уеелйчиеает длительность импульса до 20-25 мс. Напряжение Ц,13через элемент ИЛИ 6 (Ц) поступаетна упраеляющ:. вход полупроводникового ключа 4. Последний срабатываети разрывает связь между пороговыморганом 3 и реагирующим органом 5,чем предотвращает его срабатываниев течение первого периода, В следующие периоды напряжение на выходерасширителя 13 импульсов (111 становится равным нулю, но срабатываниереагирующего органа не происходит,благодаря действию детектора формытока 7, формирующего напряжение Б 7на первом входе элемента ИЛИ 6,который продолжает удерживать полупроводниковый ключ 4 е сработавшемсостоянии до затухания броска намагничиеающего тока,При включении трансформатора свнутренним коротким замыканием дифференциальный ток дпоявляетсяодновременно с напряжением Б , поэтому напряжение на прямом и инверсномвходах элемента Запрет 12 - Ц,1 и Цпоявляются практически одновременно,и импульс напряжения на входе и выходе расширителя 13 импульсов не возникает. Полупроводниковый ключ 4 не действует, и реагирующий орган 5 срабатывает через несколько мс после включения (О), Насыщение трансформатора тока дифференциальной защиты не влияет на работу устройства при внутреннем коротком замыкании так как срабатывание реагирующего органа происходит до насыщения (фиг,2,б).Технико-экономический эффект от применения изобретения обусловлен уменьшением объема разрушения трансформатора при коротком замыкании и повышением динамической устойчивости энергосистемы вследствие снижения времени существования короткого замыкания.Предлагаемое устройство можетнайти широкое применение для защитымощных силовых трансформаторов иавтотрансформаторов. Формула изрретения Устройство для дифференциальнойзащиты силового трансформатора, содержащее два промежуточных трансформатора тока, первичные обмотки которых предназначены для подключения к соединенным по дифференциальной схеме вторичным обмоткам трансформаторов тока силового трансформатора а вторичная обмотка второго промежуточного трансформатора тока подключена к детектору формы тока, соединенные последовательно полупроводниковый ключ и реагирующий орган, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство дополнительно введены промежуточный трансформатор напряжения, два преобразовательных блока, пороговый орган, дифференцирующий блок, элементы Запрет и ИЛИ, расширитель импульсов, причем вторичная обмотка первого промежуточного трансформатора тока подключена через первый преобразовательный блок к пороговому органу, выход которого подключен к первому входу полупроводникового ключа, первичная обмотка промежуточного трансформатора напряжения предназначена для подключения к измерителю напряжения, установленного на стороне силового трансформатора, вторичная обмотка промежуточного трансформатора напряжения через второй преобразовательный блок и диф907668 ференцирующий блок, подключена кпрямому входу элемента Запрет, инверсный вход. которого соединен свыходом первого преобразовательногоблока, выход элемента Запрет черезрасширитель импульсов подключен кодному из входов элемента ИЛИ, кдругому входу которого подключенвыход детектора формы тока, а выход 8элемента ИЛИ подключен к второмувходу полупроводникового ключа.Источники информации,принятые ыо внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМф 266909, кл, Н 02 Н 7/04, 1972,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2572400/24-07,кл. Н 02 Н 7/04, 1975.907668 ндаренко Составитель Р Техред М,Теп Подписноеа СССРийд 415 заказ 608/6 Тираж ИИПИ Государствен по делаи изобрете Москва, Ж, Ра го комит й и откр ская наб роектная 4 П "Патент", г. Ужгород,ли едактор Л.Грат рректор Л.Бокшан